【愛佳特別護士】長生不老秘方-1｜輔酶｜NAD+

內容目錄：

• NAD⁺是什麼？
• NAD⁺的結構和化學特性
• NAD⁺在細胞能量代謝中的作用
• NAD⁺在DNA修復中的功能
• NAD⁺與健康、衰老的關係
• Sirtuins是什麼?
• Sirtuins的結構和機制
• Sirtuins的生物學功能
• NAD⁺與Sirtuins的關係
• 結論和展望

NAD⁺是什麼？

NAD⁺的結構和化學特性 :

NAD⁺ (菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸）（nicotinamide adenine dinucleotide；NAD；氧化態為NAD⁺），是人體可以自然生成的小分子輔酶、存在於每個細胞中。NAD由兩個核苷酸，腺嘌呤及菸鹼醯胺組成二核苷酸，這兩個核苷酸再通過焦磷酸鹽連接在一起，形成NAD⁺。
NAD 以兩種形式存在：氧化形式的NAD⁺和還原形式的NADH。
NAD⁺與細胞能量代謝、DNA修復、基因轉錄、信號傳導等多個生物學作用有關。因為NAD⁺的結構，在細胞內具有參與氧化還原反應的能力，從而成為細胞能量代謝的關鍵分子。

NAD⁺的作用和功能：

NAD⁺在細胞內參與多項生物學反應的過程，包括能量代謝、氧化還原、DNA細胞修復、抗衰老、激活長壽蛋白、基因轉錄，代謝調節、細胞信號傳導等。NAD⁺主要透過氧化還原反應中接受和轉移電子來發揮作用。在這些反應中，NAD⁺被還原成NADH，從而產生細胞所需的能量或用於其他代謝、調節過程。
NAD⁺和NADH 被稱爲 “氧化還原偶”，還原型的NADH，分子結構小，不帶電荷，因此容易穿透細胞膜進入細胞內，進行氧化反應，直接轉變為NAD⁺。轉換效率優於NAD⁺前驅物 NMN（Nicotinamide mononucleotide）。 PS: NADH: Nicotinamide Adenine Dinucleotide Hydride。

NAD⁺在能量代謝(細胞呼吸)的作用 :

在細胞能量代謝的作用上，NAD⁺扮演著重要的角色，參與將化學能量轉化為細胞能量。當有機物被氧化時，NAD+會接受氫原子，並被還原成NADH，這是一個電子傳遞的過程。NADH隨後在粒線體內參與細胞呼吸鏈，通過釋放電子(參與氧化還原反應)來推動ATP（三磷酸腺苷）的合成，從而提供細胞所需的能量。
NAD⁺在糖酵解、脂肪酸氧化和氧化磷酸化等過程中都發揮著重要作用。通過調節這些能量代謝路徑，維持細胞的正常功能和生存。

NAD⁺ + H⁺+ 2e- => NADH

NAD+在DNA修復中的功能(作用)：

除了在能量代謝中的作用外，NAD⁺還在DNA修復過程中發揮著重要作用。DNA是細胞內的遺傳物質，然而，由於內外部環境因素的影響，DNA可能會受到傷害，例如紫外線、化學物質，疾病…等。NAD⁺作為DNA修復酶的底物（substrate），在DNA修復酶催化的反應裡，幫助修復受損的DNA分子，維持基因組的穩定性。NAD⁺不僅是細胞能量代謝的參與者，還是維持細胞DNA穩定性和調控細胞壽命完整性的守護者。
PS：受質（英語：substrate）又稱底物或作用物，在生物化學領域，指參與生化反應的物質，可為化學元素、分子或化合物，經酶作用形成產物。

修復DNA 延伸說明：
NAD⁺是ADP-核糖基轉移酶或聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）or 多聚ADP-核糖聚合酶的作用物。這些酶使用 NAD⁺ 將 ADP-核糖單位添加到蛋白質中，包括組織蛋白和 DNA 修復因數。這個過程被稱為ADP-核糖基化（ADP-ribosylation），有助於DNA損傷修復、維持基因穩定性和調控細胞壽命。

NAD⁺與健康、衰老的關係:

近年來，研究人員開始關注如何通過補充NAD⁺濃度，以促進健康和延緩衰老的過程。一種被廣泛研究的方法是補充NAD⁺的前體 (前驅物質)，如NMN，它可以被細胞利用來合成NAD⁺，從而提高細胞內的NAD⁺濃度。註：NMN（Nicotinamide mononucleotide、β-菸鹼醯胺單核苷酸 or β-NMN）。
據健康和衰老有關文獻，隨年齡的增長，以及生活方式、環境等因素的影響，人體內的NAD⁺濃度隨時間而下降。這導致細胞能量代謝的減慢、DNA修復能力的降低等一系列問題，從而增加了患疾病和衰老的風險。提醒：然而儘管NAD⁺的補充可能具有一定的潛在益處，但其確切的作用機制和安全性仍需要更多的研究和探索。

NAD+與Sirtuins：細胞調控與健康的密切關係 :

在生物學中，細胞的功能和代謝過程受到許多調節因數的影響，其中NAD⁺和Sirtuins被認為是細胞內調控的關鍵部分。
巳知NAD⁺是重要的生物分子，參與多種細胞代謝和調節過程，而Sirtuins是一類依賴NAD⁺的長壽蛋白質，同時也具有多種生物學功能。

Sirtuins的概述 (是什麼?)

Sirtuins是一類依賴NAD⁺作用的長壽蛋白，組織蛋白去乙醯基酶(class III histone deacetylase)，普遍存在於真核生物和原核生物中。具有去乙醯化、去甲基化、ADP-ribosylation等多種生物學功能。Sirtuins家族包括了7個成員：SIRT1至SIRT7，在不同細胞內位置和組織中具有不同的功能。其活性亦取決於NAD⁺。即通過增加NAD⁺，能夠提高Sirtuins的活性。

去乙醯酶（sirtuins）是存在於各種生物中的蛋白質，與基因轉錄活性關係密切，涉及老化與細胞凋亡。維生素B₃在體內代謝為菸鹼醯胺（nicotinamide），抑制去乙醯酶。科學家發現，減少攝取熱量能延長動物的壽命，是因為激活了去乙醯酶。也就是開啟了長壽基因 (註: 長壽基因通常都是關閉，當人類需要時，才會開啟)。

Sirtuins的結構和機制：

Sirtuins具有共同的結構特徵，包括一個與NAD⁺結合結構域和一個催化結構域。它們通過與NAD⁺結合，並使用NAD⁺的底物，對多種蛋白質進行去乙醯化修飾，從而調節這些蛋白質的功能和活性。

Sirtuins的生物學功能 :

Sirtuins在細胞內扮演著多種重要的生物學功能，包括細胞週期調控、細胞凋亡、DNA修復、能量代謝調控等。其中，SIRT1被廣泛研究，它參與了多種生理和病理過程，如衰老、代謝疾病、神經退行性疾病等。SIRT1通過調節轉錄因數、染色質修飾、細胞信號傳導等途徑，影響細胞的命運和功能。

NAD+與Sirtuins的關係 :

NAD+是Sirtuins活性所需的一個重要底物，作為Sirtuins的輔酶，通過提供乙醯化的基團，參與到Sirtuins的去乙醯化反應中。在Sirtuins的催化過程中，NAD+被裂解成NAM，這進一步影響了NAD⁺/ NADH的比率，從而調節了細胞內的氧化還原狀態。因此，NAD⁺的濃度直接影響了Sirtuins的活性和功能。
—NAD+與SIRT1的關係
SIRT1作為Sirtuins家族中最為研究的成員之一，其活性和功能受到NAD⁺濃度的直接影響。研究表示，NAD⁺的供應可以增加SIRT1的活性，從而調節細胞代謝、衰老過程和疾病發生。
—NAD+與其他Sirtuins的關係
除了SIRT1外，其他Sirtuins成員如SIRT2至SIRT7也被發現與NAD⁺濃度相關聯。NAD⁺濃度的變化可以影響這些Sirtuins的活性，進而調節細胞內的生物學過程

結論和展望：

NAD⁺作為細胞內的重要分子，在細胞能量代謝、DNA修復、健康和衰老等方面都發揮著至關重要的作用。隨著對其作用機制的深入研究和相關技術的發展，我們有望找到更多利用NAD⁺的方法，促進健康、延緩衰老，為人類健康和長壽帶來更多可能。

延伸閱讀｜長生不老秘方｜楊依靜｜愛佳特別護士。

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