NADP
니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 인산(NADP; Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phospate)은 니코딘아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NAD; Nicotinamide Adenine Dinucleotide)와 함께 생물 세포내에 있는 주요한 조효소(coenzyme)이며 NADP의 환원형태인 NADPH는 생체 내의 중요한 환원제이다.
NAD+ /NADH 와 유사한 구조를 가지고 있는데 NADP 아래쪽 당(sugar)에 붙은 인산기(PO3 -)를 H로 바꾸기만 하면 된다. 구조 뿐만 아니라 기능 또한 NAD와 비슷한데 일반적으로 탈수소반응의 조효소로서 작용한다. (광합성과정 중 명반응(明反應)에서 물분해로 생긴 전자를 받아 저장했다가 암반응(暗反應)과정에 전자를 전달해준다.)
NADP + + H − < = > NADPH
NADP+ /NADPH 쌍으로 생물체(주로 식물)내에서 산화,환원력(redox potential)을 제공한다. 피롤 고리에 탄소-탄소 단일결합을 이중결합 구조로 만들어 엽록소 a를 엽록소 b로 만들 때 사용되기도 한다. 산화형 (NADP+)과 환원형 (NADPH, 2 전자 환원) 2개 상태를 가지며, 중간형(NADPH+, 1 전자 환원형)은 존재하지 않는다. 예전에는 TPN(Triphospho pyridintide), 조효소 III(coenzymeIII, co-dehydrogenase III)이라고 불려졌지만 현재는 NADP+로 명칭이 통일되었다.
NADP+의 합성
NADP+의 기본 골격은 NAD+와 같기 때문에(그림 참조.) NAD+의 뉴클레오티드의 2' 위치에 인산기만 붙으면 합성이 이루어진다.
NAD+ + ATP → NADP+ + ADP
NADP+의 구조와 특성
NADP+의 구조는 기본적으로는 NAD+와 거의 같으나(니코틴아미드와 아데노신으로 구성)아데노신 뉴클레오티드의 2' 위치에 수소가 아닌 인산기가 붙어있다(그림 참조).
NADP+의 환원 방식은 NAD의 경우와 똑같으며 양쪽 모두 뉴클레오티드를 포함하기 때문에 260 nm 파장에서 흡수 극대를 나타내며 340 nm의 파장을 잘 흡수한다. 그러나 NADP+의존성 탈수소효소는 NAD에는 전혀 활성을 나타나지 않으므로 (서로 다른 효소번호(EC #: Enzyme Commision number)를 가지고 있다.) NAD의 방해효과 없이 340 nm에서 NADP+의존성 탈수소효소의 활성도를 측정할 수 있다.
NADP+ 및 NADPH의 생리학적 의의
NADP+ 및 NADPH는 NAD와 같은 생체 내의 전자 전달 물질이지만 NAD는 미토콘드리아의 전자전달물질인 반면 NADPH는 엽록체에서 일어나는 광합성과정의 전자전달물질이다. 또한 NADPH는 해당과정의 한 종류인 Entner-Doudoroff 경로, 지방산 · 스테로이드 합성과정에 사용되고 있다.
- NADPH로의 환원
환원 물질 NADPH를 생산하는 과정은 다음과 같다.
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- 광합성, 광계 I 복합체
Fdred + NADP+ → Fdox + NADPH 광계 I 복합체에서 환원된 페레독신(Fd:Feredoxin)이 NADP+로 전자를 전달하여 NADPH가 만들어진다. 이 과정은 비순환적 인산화에서만 일어나며 페레독신-NADP+산화 환원 효소(FNR)가 반응에 관여한다.(순환적 광인산화의 경우는, 페레독신에서 플라스토퀴논(PQ:plastoquinone)으로 전자 전달을 하여 NADPH가 발생하지 않는다.) 산소 비발생형 광합성(광합성 세균)에서는 NADP+대신 NAD+가 이용되고 있다.
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- Entner-Doudoroff 경로
글루코오스-6-인산 + NADP+ → 6 인산글리콘산 + NADPH
Entner-Doudoroff경로와 Embden-Meyerhof 경로의 공통적으로 NAD+가 사용되며 고세균에서만 나타나는 비인산화 Embden-Meyerhof 경로에서 NAD+ 나 NADP+가 사용된다. 아래의 반응에서 NADP+가 사용된다.
glyceraldehyde + NADP+ → glycerate + NADPH
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- 메탄균의 산화형 불완전 구연산 회로
Iso-citrate(구연산) + NADP+ → 2-oxoglutarate + NADPH + CO2
- NADPH의 산화
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- 광합성의 암반응(캘빈 회로)이 있다.
1,3-bis-phosphoglycerate + NADPH → glyceraldehyde-3-phosphate + NADP+ + Pi
이상의 반응은 글리세르알데히드-3-인산 탈수소효소가 촉매역할을 하며 이 외에 지방산 합성과정에서 산화된다.
acetoacetyl ACP(acyl carrier protein) + NADPH → β-hydroxybutyl ACP + NADP+
crotonyl ACP + NADPH → butyl ACP + NADP+
이 밖에 C4형이나 CAM형 광합성에서도 다른 경로에 사용되고 있다. NADPH는 주로 식물에 사용되고 있지만 동물에 있어 NAD+와는 다른 용도로 일부 사용되는 것으로 보고 있다.