NAD+ برای ایجاد انرژی در بدن و تنظیم فرآیندهای سلولی محوری ضروری است. در اینجا این است که چرا اینقدر مهم است، چگونه کشف شد، و چگونه می توانید بیشتر از آن به دست آورید.
NAD+ یا نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید، یک کوآنزیم حیاتی است که در هر سلول بدن شما یافت می شود و در صدها فرآیند متابولیک دخیل است. اما سطوح NAD+ با افزایش سن کاهش می یابد. NAD+ دو مجموعه کلی از واکنش‌ها در بدن انسان دارد: کمک به تبدیل مواد مغذی به انرژی به عنوان یک بازیگر کلیدی در متابولیسم و کار به عنوان یک مولکول کمکی برای پروتئین‌هایی که سایر عملکردهای سلولی را تنظیم می‌کنند. این فرآیندها فوق العاده مهم هستند.
NAD+ چقدر قدرتمند است
هر کتاب درسی زیست شناسی را باز کنید و در مورد NAD+ که مخفف نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید است، یاد خواهید گرفت. این یک کوآنزیم حیاتی است که در هر سلول بدن شما یافت می شود و در صدها فرآیند متابولیک مانند انرژی سلولی و سلامت میتوکندری نقش دارد. NAD+ در سلول های انسان و سایر پستانداران، مخمرها و باکتری ها، حتی گیاهان سخت کار می کند.
دانشمندان از زمانی که NAD+ برای اولین بار در سال 1906 کشف شد، می‌دانستند و از آن زمان تاکنون درک ما از اهمیت آن به تکامل خود ادامه داده است. برای مثال، نیاسین پیش‌ساز NAD+ نقشی در کاهش پلاگر، بیماری کشنده‌ای که جنوب آمریکا را در دهه 1900 گرفتار کرده بود، ایفا کرد. دانشمندان در آن زمان تشخیص دادند که شیر و مخمر، که هر دو حاوی پیش سازهای NAD+ هستند، علائم را کاهش می دهند. با گذشت زمان، دانشمندان چندین پیش ساز NAD+ – از جمله اسید نیکوتینیک، نیکوتین آمید، و ریبوزید نیکوتین آمید را شناسایی کردند که از مسیرهای طبیعی منتهی به NAD + استفاده می کنند. پیش سازهای NAD+ را به عنوان مسیرهای مختلفی که می توانید برای رسیدن به مقصد طی کنید، در نظر بگیرید. همه مسیرها شما را به یک مکان اما با روش های مختلف حمل و نقل می رساند.
اخیراً، NAD+ به دلیل نقش مرکزی آن در عملکردهای بیولوژیکی، به یک مولکول ارزشمند در تحقیقات علمی تبدیل شده است. جامعه علمی در حال تحقیق در مورد چگونگی ارتباط NAD+ با مزایای قابل توجه در حیوانات است که همچنان الهام بخش محققان برای ترجمه این یافته ها به انسان است. بنابراین دقیقاً چگونه NAD+ چنین نقش مهمی را ایفا می کند؟ به طور خلاصه، این یک کوآنزیم یا مولکول “کمک کننده” است که به سایر آنزیم ها متصل می شود تا به ایجاد واکنش در سطح مولکولی کمک کند.
اما بدن منبع بی پایانی از NAD+ ندارد. در واقع با افزایش سن کاهش می یابد. تاریخچه تحقیقات NAD+ و تأسیس اخیر آن در جامعه علمی، دروازه‌هایی را برای دانشمندان باز کرده است تا در مورد حفظ سطوح NAD+ و دریافت NAD+ بیشتر تحقیق کنند.
تاریخچه NAD+ چیست؟
NAD+ برای اولین بار سر آرتور هاردن و ویلیام جان یانگ در سال 1906 شناسایی شدند، زمانی که هدف آن دو درک بهتر تخمیر بود – که در آن مخمر قند را متابولیزه می کند و الکل و CO2 ایجاد می کند. زمانی که هاردن جایزه نوبل شیمی سال 1929 را با هانس فون اویلر-چلپین به خاطر کارشان در زمینه تخمیر به اشتراک گذاشت، تقریباً 20 سال طول کشید تا NAD+ به رسمیت شناخته شود. اویلر-چلپین تشخیص داد که ساختار NAD+ از دو نوکلئوتید، بلوک‌های سازنده اسیدهای نوکلئیک، که DNA را می‌سازند، تشکیل شده است. یافته‌ها مبنی بر اینکه تخمیر، یک فرآیند متابولیک، متکی به NAD+ است، آنچه را که ما در مورد NAD+ می‌دانیم که نقش مهمی در فرآیندهای متابولیک در انسان بازی می‌کند، پیش‌بینی می‌کند.
اویلر-چلپین در سخنرانی خود در سال 1930 برای جایزه نوبل، از NAD+ به عنوان cozymase یاد کرد، چیزی که زمانی آن را نامیده می‌شد، و از سرزندگی آن تبلیغ می‌کرد. وی گفت: دلیل انجام این همه کار ما برای تصفیه و تعیین ترکیبات این ماده این است که کوزیماز یکی از گسترده ترین و از نظر بیولوژیکی مهم ترین فعال کننده ها در دنیای گیاهی و جانوری است.
اتو هاینریش واربورگ – معروف به “اثر واربورگ” – علم را در دهه 1930 به جلو برد، با تحقیقات بیشتر توضیح داد که NAD+ نقشی در واکنش های متابولیک ایفا می کند. در سال 1931 شیمیدانان Conrad A. Elvehjem و C.K. کوهن شناسایی کرد که نیکوتینیک اسید، پیش ساز NAD+، عامل کاهش دهنده پلاگر است. دکتر جوزف گلدبرگر خدمات بهداشت عمومی ایالات متحده قبلاً تشخیص داده بود که این بیماری کشنده با چیزی که در رژیم غذایی وجود ندارد مرتبط است، و سپس آن را PPF به عنوان “عامل پیشگیری کننده پلاگر” نامید. گلدبرگر قبل از کشف نهایی که اسید نیکوتینیک بود درگذشت، اما کمک های او به این کشف منجر شد، که همچنین قوانین نهایی را برای تقویت آرد و برنج در مقیاس بین المللی اعلام کرد.
دهه بعد، آرتور کورنبرگ که بعداً جایزه نوبل را برای نشان دادن چگونگی تشکیل DNA و RNA دریافت کرد، NAD سنتتاز، آنزیمی که NAD+ را می‌سازد، کشف کرد. این تحقیق آغازی برای درک اجزای سازنده NAD+ بود. در سال 1958، دانشمندان جک پریس و فیلیپ هندلر چیزی را تعریف کردند که اکنون به عنوان مسیر پریس-هندلر شناخته می شود. این مسیر نشان می دهد که چگونه اسید نیکوتینیک – همان شکلی از ویتامین B3 که به درمان پلاگر کمک می کند – به NAD+ تبدیل می شود. این به دانشمندان کمک کرد تا نقش NAD+ را در رژیم غذایی بیشتر درک کنند. هندلر بعداً مدال ملی علم را از رئیس جمهور رونالد ریگان دریافت کرد که به «کمک های برجسته هندلر در تحقیقات زیست پزشکی… ارتقاء وضعیت علم آمریکا» اشاره کرد.
در حالی که دانشمندان اکنون به اهمیت NAD+ پی برده بودند، هنوز تاثیر پیچیده آن را در سطح سلولی کشف نکرده بودند. فناوری‌های آتی در تحقیقات علمی همراه با شناخت جامع اهمیت کوآنزیم، در نهایت دانشمندان را به ادامه مطالعه این مولکول تشویق کرد.
تفاوت های ظریف NAD +
درک فعلی ما از اهمیت NAD+ واقعاً در دهه 1960 آغاز شد. پیر شامبون، دانشمند فرانسوی، با استفاده از عصاره‌های هسته‌ای جگر مرغ، فرآیندی به نام پلی ADP-ریبوزیلاسیون را شناسایی کرد که در آن NAD+ به دو جزء تجزیه می‌شود، یکی از آنها (نیکوتینامید) بازیافت می‌شود، در حالی که دیگری (ADP-ribose) با یک پروتئین این تحقیق پایه و اساس زمینه PARPs یا پلی (ADP-ribose) پلیمرازها را تشکیل داد، گروهی از پروتئین‌ها که برای عملکرد و انجام عملکردهای سلولی به NAD+ متکی هستند. PARP ها شبیه گروه دیگری از پروتئین ها به نام سیرتوئین ها هستند زیرا هر دو فقط در حضور NAD+ عمل می کنند.
دانشمندان اغلب از سیرتوئین ها به عنوان “نگهبان ژنوم” به دلیل نقش آنها در تنظیم هموستاز سلولی یاد می کنند. هموستاز شامل حفظ تعادل سلول است. سیرتوئین ها گروهی از پروتئین ها هستند که برای اولین بار در دهه 1970 کشف شدند، اما وابستگی آنها به NAD+ تا دهه 1990 مشخص نشد. لئونارد گوارنت، بنیانگذار Elysium و زیست شناس MIT، شناسایی کرد که SIR2، یک سیرتوئین در مخمر، عمر مخمر را تنها زمانی افزایش می دهد که توسط NAD+ فعال شود.
بدون NAD+، SIR2 هیچ کاری نمی کند. گوارنت گفت این یافته حیاتی در قوس زیست شناسی سیرتوئین بود.
دانستن این موضوع ارتباط واضحی بین سیرتوئین ها و متابولیسم ایجاد کرد. همچنین دانشمندان به تضاد بین عملکردهای بیولوژیکی اشاره کردند، به عنوان مثال، متابولیسم به طور پیچیده با سایر فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط است. علاوه بر این، تحقیقات بیشتری را در مورد موضوعی که قبلا نادیده گرفته شده بود، الهام بخشید.
اکنون شاید 12000 مقاله در مورد سیرتوین ها وجود داشته باشد. در زمانی که ما فعالیت دی استیلاز وابسته به NAD+ را کشف کردیم، تعداد مقالات در 100 قرن بود.
انسان‌ها NAD+ را از طریق غذاهایی که از اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که پیش‌ساز NAD+ هستند، دریافت می‌کنند. با این حال، NR یک پیش ساز بسیار کارآمد برای NAD+ است. اگر پیش‌سازهای NAD+ مسیرهای مختلفی هستند که می‌توانید برای رسیدن به مقصد انتخاب کنید، NR اغلب بهترین مسیر موجود برای NAD+ است.