β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP?)及其还原形式NADPH在细胞凋亡过程中发挥着多方面的重要作用,主要通过以下几种机制来调控细胞凋亡:
维持细胞内氧化还原平衡:正常细胞内的氧化还原状态处于动态平衡,NADPH作为细胞内重要的还原当量,在维持这种平衡中起着关键作用。当细胞受到凋亡诱导因素刺激时,会产生活性氧(ROS)如超氧阴离子、过氧化氢等。适量的ROS可作为信号分子启动细胞凋亡,但过多的ROS会导致细胞氧化应激损伤,促进细胞凋亡进程。NADPH通过参与谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质的再生,清除细胞内过多的ROS,从而维持细胞内的氧化还原稳态,抑制细胞凋亡,例如,在氧化应激条件下,NADPH可将氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原为还原型谷胱甘肽(GSH),GSH能直接清除ROS,保护细胞免受氧化损伤,阻止细胞凋亡的发生。
参与线粒体功能调控:线粒体在细胞凋亡中起着核心作用。当细胞接受凋亡信号后,线粒体膜通透性增加,释放细胞色素c等凋亡相关因子到细胞质中,进而激活胱天蛋白酶级联反应,导致细胞凋亡。NADPH参与维持线粒体的正常功能和结构完整性。一方面,NADPH通过为线粒体中的抗氧化酶提供还原力,减少线粒体中ROS的生成,保护线粒体膜免受氧化损伤,维持其正常的膜电位,从而抑制细胞色素c的释放,阻碍细胞凋亡的启动,另一方面,NADP?/NADPH比值的变化可影响线粒体中一些关键酶的活性,如异柠檬酸脱氢酶等,这些酶参与三羧酸循环和氧化磷酸化过程,进而影响线粒体的能量代谢和功能状态,间接调控细胞凋亡。
调节细胞内信号通路:NADP?/NADPH参与多种细胞信号通路的调节,从而影响细胞凋亡。如前文所述,NADPH氧化酶可利用NADPH产生ROS,适量的ROS可激活细胞内的一些凋亡信号通路,如 JNK、p38 MAPK等信号通路,促进细胞凋亡。此外,NADP?/NADPH还与一些参与细胞凋亡调控的蛋白相互作用或影响其修饰状态,例如,NADPH 可参与蛋白质的ADP-核糖基化修饰,这种修饰可能改变与凋亡相关蛋白的活性和功能,如某些凋亡抑制蛋白或促凋亡蛋白的修饰状态发生变化,从而影响细胞凋亡的进程。
调控基因表达:NADP?/NADPH 可通过影响一些转录因子的活性来调控与细胞凋亡相关基因的表达,例如,在氧化应激条件下,NADPH水平的变化可影响核因子E2-相关因子2(Nrf2)的活性。Nrf2 是一种重要的抗氧化转录因子,当细胞内氧化应激增强时,Nrf2被激活并转位到细胞核中,与抗氧化反应元件(ARE)结合,启动一系列抗氧化基因和细胞保护基因的表达,如谷胱甘肽合成酶、过氧化氢酶等,这些基因的产物有助于清除ROS,抑制细胞凋亡。同时,NADP?/NADPH还可能影响其他与凋亡相关的转录因子如p53等的活性,p53可调控多种促凋亡基因和抑凋亡基因的表达,从而决定细胞是否走向凋亡。
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