Nicotinamidnukleotid-Adenylyltransferase

Nicotinamidnukleotid-Adenylyltransferase
Bezeichner
Gen-Name(n)	NMNAT1, NMNAT2, NMNAT3
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	2.7.7.1, Nukleotidyltransferase
Reaktionsart	Übertragung eines Moleküls AMP
Substrat	Nicotinat-/Nicotinamid-ribonukleotid + ATP
Produkte	(Deamino-)NAD+ + PPi

Nicotinamidmononukleotid-Adenylyltransferase (NMNAT) ist das Enzym, das die Übertragung eines Moleküls Adenosinmonophosphat (AMP) auf Nicotinamidmononukleotid (NMN) katalysiert. Dies ist der letzte Schritt bei der Biosynthese von NAD. NMNAT kommt in Tieren, Bakterien und manchen Pilzen vor. Die meisten Tiere haben zwei paraloge Gene für dieses Enzym, bei Menschen und Mäusen sind drei bekannt, deren Translationsprodukte in jeweils verschiedenen Gewebetypen und Zellkompartimenten lokalisiert sind.

NMNAT-Isoformen

NMNAT1 ist im Nukleoplasma von Muskel, Herz, Leber, Nieren und Gehirn als Homohexamer zu finden. Ein Zink(II)-Ion dient als Kofaktor, das Enzym hat 279 Aminosäuren (UniProt Q9HAN9).
NMNAT2 ist in größeren Mengen in Langerhans-Inselzellen und im Gehirn nachweisbar und ist wahrscheinlich als Monomer an der Außenseite des Golgi-Apparats lokalisiert. Der Kofaktor des Enzyms ist Magnesium und seine Länge ist 307 Aminosäuren. Zwei Isoformen sind bekannt (UniProt Q9BZQ4).
NMNAT3: über die Gewebetypen, wo dieses Enzym exprimiert wird, ist nichts bekannt. Jedoch scheint es im Zytosol oder/und den Mitochondrien lokalisiert zu sein. Es besteht aus 252 Aminosäuren (UniProt Q96T66).[1][2]

Katalysierte Reaktion

+ $\longrightarrow$ + PP_i

Auf Nicotinat-ribonukleotid (NaMN) wird AMP (aus ATP) übertragen, es entsteht Deamido-NAD⁺ und Diphosphat. Als Substrat ist auch Nicotinamid-ribonukleotid (NMN) möglich.

Weitere Funktionen

Es gibt Hinweise auf neuroprotektive Effekte von NMNAT, die unabhängig von ihrer Enzymfunktion sind und auf eine Rolle als Chaperon deuten. NMNAT1 stimuliert die Aktivität von PARP-1 und bindet an Poly(ADP-Ribose).[3][4][5]

Weblinks

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Nicotinat- und Nicotinamid-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien

reactome.org: Nicotinate D-ribonucleotide + ATP => deamino-NAD+ + pyrophosphate [NMNAT1]
reactome.org: Nicotinate D-ribonucleotide + ATP => deamino-NAD+ + pyrophosphate [NMNAT2]
reactome.org: Nicotinate D-ribonucleotide + ATP => deamino-NAD+ + pyrophosphate [NMNAT3]

Einzelnachweise

Berger F, Lau C, Dahlmann M, Ziegler M: Subcellular compartmentation and differential catalytic properties of the three human nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase isoforms. In: J. Biol. Chem.. 280, Nr. 43, Oktober 2005, S. 36334–41. doi:10.1074/jbc.M508660200. PMID 16118205.
Sorci L, Cimadamore F, Scotti S, et al: Initial-rate kinetics of human NMN-adenylyltransferases: substrate and metal ion specificity, inhibition by products and multisubstrate analogues, and isozyme contributions to NAD+ biosynthesis. In: Biochemistry. 46, Nr. 16, April 2007, S. 4912–22. doi:10.1021/bi6023379. PMID 17402747.
Zhai RG, Zhang F, Hiesinger PR, Cao Y, Haueter CM, Bellen HJ: NAD synthase NMNAT acts as a chaperone to protect against neurodegeneration. In: Nature. 452, Nr. 7189, April 2008, S. 887–91. doi:10.1038/nature06721. PMID 18344983.
Zhai RG, Cao Y, Hiesinger PR, et al: Drosophila NMNAT maintains neural integrity independent of its NAD synthesis activity. In: PLoS Biol.. 4, Nr. 12, November 2006, S. e416. doi:10.1371/journal.pbio.0040416. PMID 17132048. PMC 1665629 (freier Volltext).
Berger F, Lau C, Ziegler M: Regulation of poly(ADP-ribose) polymerase 1 activity by the phosphorylation state of the nuclear NAD biosynthetic enzyme NMN adenylyl transferase 1. In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, Nr. 10, März 2007, S. 3765–70. doi:10.1073/pnas.0609211104. PMID 17360427. PMC 1820658 (freier Volltext).

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[1] Berger F, Lau C, Dahlmann M, Ziegler M: Subcellular compartmentation and differential catalytic properties of the three human nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase isoforms. In: J. Biol. Chem.. 280, Nr. 43, Oktober 2005, S. 36334–41. doi:10.1074/jbc.M508660200. PMID 16118205.

[2] Sorci L, Cimadamore F, Scotti S, et al: Initial-rate kinetics of human NMN-adenylyltransferases: substrate and metal ion specificity, inhibition by products and multisubstrate analogues, and isozyme contributions to NAD+ biosynthesis. In: Biochemistry. 46, Nr. 16, April 2007, S. 4912–22. doi:10.1021/bi6023379. PMID 17402747.

[3] Zhai RG, Zhang F, Hiesinger PR, Cao Y, Haueter CM, Bellen HJ: NAD synthase NMNAT acts as a chaperone to protect against neurodegeneration. In: Nature. 452, Nr. 7189, April 2008, S. 887–91. doi:10.1038/nature06721. PMID 18344983.

[4] Zhai RG, Cao Y, Hiesinger PR, et al: Drosophila NMNAT maintains neural integrity independent of its NAD synthesis activity. In: PLoS Biol.. 4, Nr. 12, November 2006, S. e416. doi:10.1371/journal.pbio.0040416. PMID 17132048. PMC 1665629 (freier Volltext).

[5] Berger F, Lau C, Ziegler M: Regulation of poly(ADP-ribose) polymerase 1 activity by the phosphorylation state of the nuclear NAD biosynthetic enzyme NMN adenylyl transferase 1. In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, Nr. 10, März 2007, S. 3765–70. doi:10.1073/pnas.0609211104. PMID 17360427. PMC 1820658 (freier Volltext).