Российские ученые совместно с иностранными коллегами исследовали процесс, обеспечивающий эффективность действия никотинамидрибозида (NR) — одной из форм витамина B3, от которой зависит выработка никотинамидадениндинуклеотида (NAD). Это соединение необходимо для поддержания метаболических и регуляторных процессов в клетках человека и животных. Результаты исследования позволят разработать новые стратегии применения различных форм витамина В3 в клинической практике. Статья опубликована в журнале Journal of Biological Chemistry.
Основным источником никотинамидадениндинуклеотида (NAD), играющего ключевую роль в метаболизме клеток животных и людей, служит витамин B3 в виде никотинамида (Nam), никотиновой кислоты и нуклеозидная форма этого витамина — никотинамидрибозид (NR). Поскольку недостаток внутриклеточного NAD может привести к нарушению обмена веществ, нейродегенеративным заболеваниям, болезням сердца и другим патологическим состояниям, важно поддерживать его воспроизводство в организме.
Исследователей называют NR, который присутствует в молоке и пищевых продуктах, содержащих дрожжи, «эффективным предшественником NAD у млекопитающих». По мнению биологов, введение NR в организм повышает уровень никотинамидадениндинуклеотида и восстанавливает физиологические функции, ослабленные или утерянные в экспериментальных моделях патологий и старения, тоже вызывающего снижение NAD.
При этом долгое время механизм синтеза NAD из NR был недостаточно хорошо изучен, несмотря на активное применение нуклеозида в прикладной биомедицине. Чтобы изучить биохимический процесс, авторы работы использовали фармакологическое и генетическое подавление активности белков, а также метод количественной оценки продуктов метаболизма NR в клетках посредством ЯМР-спектроскопии. В ходе экспериментов специалисты выяснили, что NR, проникнув в клетку, в основном расщепляется до Nam, другого эффективного предшественника NAD. Затем они определили фермент, отвечающий за расщепление NR, — белок пуриннуклеозидфосфорилаза (PNP). Подавление активности этого белка специфическим ингибитором Иммуциллин H полностью блокировало превращение NR в Nam в различных типах клеток. Также благодаря моделированию с использованием мышиного материала исследователи продемонстрировали, что ингибирование PNP может значительно усиливать синтез NAD из NR. В совокупности все эти результаты позволяют говорить о том, что белок PNP — основной регулятор метаболизма NR у млекопитающих.
Помимо выявления фермента, важного для проистекания синтеза, биологи узнали, что блокировка PNP делает NR еще более эффективным источником для синтеза NAD, поскольку NAD в тканях эффективно синтезируется напрямую из NR. Согласно данным исследования, после введения мышам NR и Иммуциллин H уровень NAD в почках животных увеличился на 30% по сравнению с введением только NR. Однако подавление белка PNP не усилило воздействие NR в печени из-за того, что NAD достаточно эффективно синтезируется в этом органе из Nam.
«В перспективе полученные результаты будут актуальны для разработки новых стратегий применения различных форм витамина B3 (NR и Nam) в клинической практике. Например, если мы имеем задачу повысить уровень NAD в почке, то эффективнее будет использовать комбинацию NR и Иммуциллин H. А в случае печени такая терапия будет не столь эффективна», — рассказывает об актуальности научной работы заведующий Лабораторией клеточного метаболизма и сигналинга ИНЦ РАН Андрей Никифоров.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
