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NAD, NAD + y NADH: lo mismo, pero diferente

By mayo 10, 2020No Comments

Artículo Original de LifeVantage

NAD, NAD + y NADH: lo mismo, pero diferente

Si has investigado recientemente sobre el envejecimiento y la salud, es probable que te hayas topado con la llamada molécula antienvejecimiento, NAD. Probablemente también lo hayas visto llamado NAD + y tal vez incluso como NADH. Entonces, ¿cuál es la diferencia, si hay alguna?

La respuesta corta es que hay una diferencia, al menos entre NAD y NADH. En términos generales, cuando se usa NAD, generalmente se habla de NAD. Y a menudo cuando se usa «NAD» se refiere a las formas químicas específicas de NAD, NAD + y NADH, indistintamente.

NAD + se escribe con un superíndice más (+) para designar la carga de la molécula y su estado químico específico. NADH se refiere al estado químico opuesto específico que NAD se puede encontrar dentro de sus células. Una explicación más detallada es aquella que requiere un recorrido por el carril de la memoria, de vuelta a los días de la química (más sobre eso más adelante).

NAD significa nicotinamida adenina dinucleótido, que es solo un nombre elegante que describe las partes de su estructura química. Es una molécula que se encuentra en todas las células vivas que es esencial para el metabolismo y el funcionamiento adecuado de muchas otras moléculas clave como se mencionó anteriormente. NAD existe en dos formas: NAD + y NADH. Su capacidad para cambiar entre estas dos formas es lo que le permite al NAD llevar a cabo su función principal: transportar electrones de una reacción a otra en el proceso de metabolismo y producción de energía.

Como portador de electrones, NAD + y NADH ayudan a convertir los nutrientes en sus alimentos en una forma de energía que sus células pueden usar. Así es como funciona el proceso, comenzando con un repaso rápido sobre algo de química básica.

La diferencia entre NAD + y NADH es dos electrones y un hidrógeno.

Como probablemente recuerdes, los átomos son la unidad más pequeña de materia y las moléculas son solo una colección de átomos unidos por enlaces químicos. NAD + y NADH se consideran moléculas que contienen los átomos de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y fósforo.

Los átomos están formados por partículas llamadas protones, electrones y neutrones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga negativa y los neutrones no tienen carga. Los átomos son generalmente partículas neutras con el número de protones y electrones iguales.

Los protones y los neutrones se encuentran en el centro de un átomo, llamado núcleo. Los electrones orbitan alrededor del núcleo en lo que se llaman capas u orbitales. Las partículas cargadas positiva y negativamente actúan como imanes, que es lo que mantiene a los electrones unidos al núcleo del átomo.

Idealmente, a un átomo le gusta tener ocho electrones en su capa externa, lo que se llama la regla del octeto. Los átomos son más estables cuando sus capas exteriores están llenas y las cargas están equilibradas. Cuando tienen menos de ocho electrones, o las cargas se vuelven desiguales, se vuelven reactivas. Esta es una razón por la que tienen lugar reacciones químicas.

Para lograr un estado estable, los átomos compartirán sus electrones. Esto da como resultado enlaces químicos y permite la formación de moléculas, como NAD. En su estado más estable, NAD tiene carga positiva (de ahí el nombre NAD +). La razón es que cuando todos los átomos que forman la molécula se unen, uno de los átomos de nitrógeno termina con un número desigual de electrones y protones.

Recuerda, por sí solos, los átomos son neutros porque tienen el mismo número de protones y electrones. En este caso, el átomo de nitrógeno termina con un protón más que los electrones, dando a la molécula una carga positiva.

NADH ocurre cuando NAD + acepta un átomo de hidruro, un átomo de hidrógeno con un electrón extra o dos electrones en total (H–). Desde el par de electrones de hidruro, un electrón se transfiere al nitrógeno cargado positivamente del anillo de nicotinamida de NAD +, y el segundo átomo de hidrógeno se transfiere al átomo de carbono C4 opuesto al átomo de nitrógeno. La reacción es fácilmente reversible cuando NADH reduce otra molécula y se convierte de nuevo en NAD +. Esto significa que la coenzima puede alternar continuamente entre las formas NAD + y NADH sin ser consumida en el proceso. Este es exactamente el poder de NAD.

El papel de NAD en el metabolismo implica dar y tomar electrones.

Las reacciones químicas también ocurrirán si se introducen nuevas moléculas en el sistema, como es el caso cuando come. Los carbohidratos, grasas y proteínas en los alimentos que consume son solo una colección de átomos. El metabolismo es el proceso de romper estas moléculas grandes (a menudo llamadas macromoléculas) en sus componentes para que puedan usarse como energía o como bloques de construcción para las estructuras celulares.

Las reacciones químicas asociadas con el metabolismo incluyen una serie de pasos por los cuales una molécula se transforma en otra molécula. Esto ocurre como resultado de reacciones redox (también llamadas reacciones de oxidación-reducción), que implican la transferencia de electrones entre moléculas.

Cada paso es facilitado por una enzima específica, moléculas que ayudan a acelerar las reacciones químicas. La oxidorreductasa es la enzima que inicia la transferencia de electrones de una molécula, también llamada donante de electrones, a otra, llamada aceptor de electrones. Este grupo de enzimas generalmente usa cofactores, como NAD, que actúa como aceptor de electrones. La molécula alimenticia actúa como donante de electrones.

Debido a su estructura química, cada molécula de NAD + puede aceptar dos electrones. Esta ganancia de electrones se llama reducción, y los electrones vienen en forma de un átomo de hidrógeno. En una reacción redox, el átomo de hidrógeno contiene dos electrones que comparte con la molécula NAD +. El vínculo que se forma entre NAD + y H– es lo que crea NADH, la otra forma de NAD.

NADH se considera la molécula transportadora activada. Actúa para transferir estos electrones adicionales a la membrana interna de las mitocondrias, donde se donan a una estructura llamada cadena de transporte de electrones. Al igual que la molécula alimentaria, NADH funciona como un donante de electrones.

Los transportadores de electrones incrustados en la membrana mitocondrial son oxidorreductasas que transportan electrones del NADH al oxígeno molecular, otro aceptor de electrones. Esta pérdida de electrones se llama oxidación. NADH sufre una reacción inversa, convirtiéndose de nuevo a NAD +.

El proceso de transferencia de electrones se combina con el movimiento de protones, en forma de iones H +, a través de la membrana interna. Este bombeo de cargas positivas de un lado de la membrana al otro activa la proteína responsable de generar ATP, el combustible utilizado por sus células. El NAD + que queda puede reutilizarse como un aceptador de electrones a medida que ingresan más alimentos al sistema

NAD también tiene otras funciones esenciales en la célula.

Por ejemplo, de Wikipedia:

NAD también puede activar una serie de otras enzimas esenciales en la célula.

La coenzima NAD + también se consume en las reacciones de transferencia de ADP-ribosa. Por ejemplo, las enzimas llamadas ADP-ribosiltransferasas agregan el resto ADP-ribosa de esta molécula a las proteínas, en una modificación postraduccional llamada ADP-ribosilación. [53] La ribosilación de ADP implica la adición de un único grupo ADP-ribosa, en la mono-ADP-ribosilación, o la transferencia de ADP-ribosa a proteínas en cadenas ramificadas largas, lo que se denomina poli (ADP-ribosil) ación. [54] La mono-ADP-ribosilación se identificó por primera vez como el mecanismo de un grupo de toxinas bacterianas, especialmente la toxina del cólera, pero también está involucrada en la señalización celular normal. [55] [56] La poli (ADP-ribosil) acción es llevada a cabo por las poli (ADP-ribosa) polimerasas. [54] [57] La estructura de poli (ADP-ribosa) está involucrada en la regulación de varios eventos celulares y es más importante en el núcleo celular, en procesos como la reparación del ADN y el mantenimiento de los telómeros. [57] Además de estas funciones dentro de la célula, recientemente se descubrió un grupo de ADP-ribosiltransferasas extracelulares, pero sus funciones siguen siendo oscuras. [58] El NAD + también puede agregarse al ARN celular como una modificación del terminal 5 ‘. [59]

Otra función de esta coenzima en la señalización celular es como precursor de ADP-ribosa cíclica, que se produce a partir de NAD + por ADP-ribosil ciclasas, como parte de un segundo sistema de mensajería. [60] Esta molécula actúa en la señalización del calcio liberando calcio de las reservas intracelulares. [61] Lo hace uniéndose y abriendo una clase de canales de calcio llamados receptores de rianodina, que se encuentran en las membranas de los orgánulos, como el retículo endoplásmico. [62]

NAD + también es consumido por las sirtuinas, que son desacetilasas dependientes de NAD, como Sir2. [63] Estas enzimas actúan transfiriendo un grupo acetilo de su proteína sustrato al resto ADP-ribosa de NAD +; esto escinde la coenzima y libera nicotinamida y O-acetil-ADP-ribosa. Las sirtuinas parecen estar involucradas principalmente en la regulación de la transcripción mediante la desacetilación de histonas y la alteración de la estructura de los nucleosomas. [64] Sin embargo, las proteínas no histonas también pueden ser desacetiladas por las sirtuinas. Estas actividades de las sirtuinas son particularmente interesantes debido a su importancia en la regulación del envejecimiento. [65]

Otras enzimas dependientes de NAD incluyen ADN ligasas bacterianas, que unen dos extremos de ADN mediante el uso de NAD + como sustrato para donar un resto de monofosfato de adenosina (AMP) al fosfato 5 ‘de un extremo de ADN. Este intermedio es atacado por el grupo hidroxilo 3 ‘del otro extremo del ADN, formando un nuevo enlace fosfodiéster. [66] Esto contrasta con las ADN ligasas eucariotas, que usan ATP para formar el intermedio ADN-AMP. [67]

Li y col. descubrieron que NAD + regula directamente las interacciones proteína-proteína. [68] También muestran que una de las causas de la disminución de la reparación del ADN relacionada con la edad puede ser el aumento de la unión de la proteína DBC1 (eliminada en el cáncer de mama 1) a PARP1 (poli [ADP-ribosa] polimerasa 1) a medida que los niveles de NAD + disminuyen durante el envejecimiento. [68] Por lo tanto, la modulación de NAD + puede proteger contra el cáncer, la radiación y el envejecimiento. [68]

NAD también puede funcionar como una molécula de señalización celular

En los últimos años, NAD + también ha sido reconocido como una molécula de señalización extracelular involucrada en la comunicación de célula a célula. [36] [69] [70] NAD + se libera de las neuronas en los vasos sanguíneos, [35] vejiga urinaria, [35] [71] intestino grueso, [72] [73] de las células neurosecretoras, [74] y de los sinaptosomas cerebrales, [75] y se propone que sea un neurotransmisor novedoso que transmite información desde los nervios a las células efectoras en los órganos del músculo liso. [72] [73] En las plantas, el dinucleótido de nicotinamida adenina extracelular induce resistencia a la infección por patógenos y se ha identificado el primer receptor NAD extracelular. [76] Se necesitan más estudios para determinar los mecanismos subyacentes de sus acciones extracelulares y su importancia para la salud humana y los procesos de la vida en otros organismos.

NAD es una molécula dinámica

Muchos procesos biológicos se dedican a descomponer las moléculas en sus átomos componentes para que puedan volverse a ensamblar en otras moléculas útiles. El metabolismo es uno de esos procesos que funciona para convertir los alimentos en energía, así como bloques de construcción para las estructuras celulares. Debido a que sus productos finales son vitales para muchas funciones celulares, a menudo se le conoce como el conjunto de reacciones químicas que sostienen la vida.

Parte del proceso metabólico implica transferir electrones entre moléculas. Esta transferencia de electrones ocurre como resultado de reacciones redox, mediante las cuales una molécula dona electrones y otra molécula acepta electrones. NAD es uno de los principales portadores de electrones en las reacciones redox, con una capacidad única de funcionar como donante y aceptor.

Para desempeñar su papel de portador de electrones, NAD revierte entre dos formas, NAD + y NADH. NAD + acepta electrones de moléculas de alimentos, transformándolo en NADH. NADH dona electrones a oxígeno, convirtiéndolo de nuevo a NAD +.

La proporción relativa de estas dos moléculas depende del estado de energía de la célula, con más NADH presente en un estado alimentado. La relación NAD +: NADH puede actuar como una señal, alertando a la célula de los cambios en su estado de energía. Se cree que este mecanismo de señalización es importante para la activación de una serie de enzimas celulares esenciales para las respuestas celulares adaptativas que funcionan para mantener la salud celular.

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