生活中的分子

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)

投稿作者Antony

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,简称 NAD或NAD+),曾称为二磷酸吡啶核苷酸(DPN)或辅脱氢酶Ⅰ或氧化型辅酶Ⅰ。是一种转递电子 (更准确来说是氢离子)的辅酶,它出现在细胞很多新陈代谢反应中。NADH(或许NADH+H+更准确)是它的还原形式[1]。

性质

在吸光方面,NADH在260nm和340nm处各有一吸收峰,而NAD则只有260nm一处吸收峰,这是区别两者的重要属性。同时,这也是很多代谢试验中,测量代谢率的物理依据。NAD在260nm的吸光系数为1.78×10L/(mol·cm),而NADH在340nm的吸光系数为6.2×10L/(mol·cm)[2]。

CAS号:53-84-9,在水中pH为3.0(50mg/mL)。以干粉形式可在2~8℃下稳定保存,以10mg/mL的水溶液形式保存于2~8℃,四周后还保存了99%的NAD

应用

NAD从被发现至今已有110多年历史。

1、生物催化辅酶

现代的生物催化技术模拟了生物体内利用酶来完成的反应,这种的模拟条件是严格根据生物体内的代谢特征来进行的,亮氨酸脱氢酶,甲酸氨脱氢酶,葡萄糖脱氢酶都需要NAD的帮助来完成整个反应。NAD是现代生物催化反应必不可少的辅酶之一。常见的应用实例如下:

2、对健康的影响

在健康状态下,哺乳动物体内辅酶I(NAD)浓度稳定,维持各项细胞正常功能。体内的辅酶I(NAD)浓度决定了细胞衰老的过程和程度,浓度下降会加速细胞衰老过程。随着年龄的增长,人体组织NAD含量随之降低。

NAD的基本生理功能是促进营养物质代谢和能量生物合成,此外,它还能够生成信号分子以及调节生理功能。

因此,人体组织中缺少NAD后,会直接导致细胞物质代谢活力降低,细胞能量危机,集体抗氧化能力降低以及细胞衰老,凋亡加速,使得疾病发生或进展。最佳的治疗方式就是外源补充辅酶I。

近日,Elysium Health公司发布的一条消息让世人看到了一丝曙光:他们的项目组与麻省理工学院生物学教授Leonard Guarente(62岁)合作,研制出了一种可以延长小鼠和蠕虫寿命的化合物。但是,想要用足够的实验数据证明它同样对人类起作用,实在是困难重重,因为在人体身上做实验需要至少几十载甚至更久。没有人体实验,FDA也不会批准上市,Guarente教授希望另辟蹊径,将该化合物包装成维他命片剂,以保健品的形式亮相于市。这种化合物实际就是腺嘌呤烟酰胺(NAD)的前体,烟酰胺核糖,进入机体后可以转变为NAD。

3、化妆品

2016年,深圳市肤美一号生物科技有限公司(国家级高新技术企业邦泰生物工程(深圳)有限公司成员企业)将NAD与护肤品完美结合,成功打造出适合东方女性使用的中高端生物抗衰美容护肤产品——“肤美一号”,开启了美容生物抗衰新时代!

邦泰生物旗下肤美一号的出现,也成为了生物科技技术在美容化妆品领域的一次突破性尝试。肤美一号以拥有全球唯一使用全酶法生产工艺,量产NAD的邦泰生物为依靠,以独家拥有全酶催化技术生产的NAD为产品主要原料,附加其它植物提取物,共同研发、生产打造出“肤美一号”。

NAD作为肤美一号护肤品的主要原料,正是充分发挥了其本身所具有的激活细胞、修复皮肤的功效,使得产品本身不仅具有了其它产品的补水、保湿等功效,而且又附加了独特的抗衰作用,这一亮点足以让肤美一号在眼花缭乱的化妆品中脱颖而出。

制备

目前NAD生产主要通过两条途径:

(1)传统方法:通过酵母直接发酵合成。以葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、硫酸铵等配置的培养基经过发酵获得酵母菌,然后经过破壁等工艺分离获得。由于发酵罐中NAD的产量较低,所以导致了NAD市场价格高昂。据说,目前日本通过发酵法产NAD工艺有了很大改进,使得NAD的价格已经降低不少,目前每公斤约在7000~8000元;另外,合肥平光制药有限公司的专利中报道了一种方法:利用福寿螺(一种软体动物,与田螺相似,生长繁殖快,1981年引入中国,目前已被列入中国首批外来入侵物种,在广东、广西大量分布,严重危害水稻等农作物)、木薯为原料,制备NAD发酵液,NAD的积累量达到4.5~6.5g/L,适合工业化生产[4]。

(2)生物催化方法:以烟酰胺核糖(化学法合成)和ATP为底物,在烟酰胺核糖激酶(NRK)以及烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶(NMN-AT)作用下合成氧化性辅酶I[3]。

目前,尚科、汉酶、邦泰等公司通过生物催化法都有能力生产百公斤以上规模的NAD。邦泰生物在完成全酶催化工业化生产辅酶因子NAD(H)的基础上,以自有资金筹建年产1.5吨的生产工厂,主要面向国内市场销售。在第一工厂投产后三年,建设第二工厂,扩产到15吨,主要面向国外市场销售。

 

[参考文献]

  1. 百度百科、互动百科
  2. 中国化妆品
  3. CN201410792996.4
  4. CN201510423670.9
  5. CN201210434517.2

 

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