니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드

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[편집] NAD+의 구조와 특성

니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD; Nicotinamide Adenine Dinucleotide)는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산 (NADP; Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate)와 더불어 세포에서 발견되는 중요한 조효소이다. NADH는 NAD의 환원형태이고 NAD⁺는 NAD의 산화형태이다.

NAD는 세포호흡에서의 해당과정과 TCA회로에 널리 쓰이며 NADH에 저장된 환원 잠재력은 전자전달계를 거치면서 ATP로 전환(녹색식물은 광합성을 통해서 ATP를 얻기도 하지만 대부분의 생물들은 세포호흡을 통해 ATP를 얻는다.)되거나 동화반응(anabolism)에 쓰인다. 반면, NADPH는 환원력을 제공하여 지방산과 핵산 합성과 같은 동화작용에 쓰인다. NADP는 광합성 초기반응(물의 광분해)에서 중요한 산화제로 작용하여 NADPH를 형성한다. NADPH는 광합성의 캘빈회로에 환원력을 제공한다.

NAD+는 니코틴아미드 뉴클레오티드와 아데노신으로 구성되어 있으며 뉴클레오티드의 5' 위치에 인산이 아데노신의 2' 위치에는 ―OH기가 붙어있다. 아데노신의 2' 위치가 인산으로 치환되면 NADP+된다. NAD에서 아데노실 뉴클레오티드의 2' 말단부분에 인산기가 에스테르 결합으로 붙게되면 NADP가 된다. 산화 환원 반응에 관여하고 있는 것은, 니코틴아미드이며, 산화형 및 환원형의 구조는 그림 에 나타나 있다.

뉴클레오티드가 기본 골격이기 때문에 흡수 극대파장이 260 nm로 DNA와 같다. 340 nm의 파장은 NADH만이 잘 흡수하기 때문에 NAD+ ⇔ NADH의 변화(=탈수소효소의 활성도 측정)는 340~339 nm에서의 흡광도 측정에 의하여 조사할 수 있다. NAD⁺ <=> NADH의 2 전자 산화 환원 반응은 다음과 같다.

NAD⁺ + 환원 물질 (2e^- + 2H⁺ ) ⇔ NADH + H⁺ + 산화물질

NADH로의 환원에서 전자 1개만 들어간 것처럼 보이지만, 니코틴산 아미드의 N⁺가 전자에 의해 환원되기 때문에 결과적으로 2개의 전자를 운반하고 있다. 산화 환원 전위 (E_o')는 ―0.32 V이다.

반응물질로부터 전하가 다른 2개의 수소이온이(H^-(하이드라이드(hydride) 이온)와 H⁺(수소이온)) 형성된다. 양전하를 띤 질소에 전자가 옮겨가면서 수소가 질소 반대편에 있는 탄소에 결합하게 된다.

MH₂ + NAD⁺ → NADH + H⁺ + M: + 에너지 M(metabolite):대사물질