Nikotinamido mononukleotidas, taip pat žinomas kaip NMN, tapo labai įdomia molekule dėl savo esminio vaidmens ląstelių metabolizme ir galimos naudos sveikatai. Bet kaip gaminamas šis pagrindinis junginys? Šiame straipsnyje bus išsamiai apžvelgti biosintetinės ir cheminės sintezės būdai NMN generavimui.
Nikotinamido mononukleotidas arba NMN yra vitamino B3 pavaldinys, kuris pastaruoju metu buvo labai svarbus. Kaip nikotinamido adenino dinukleotido (NAD+) pirmtakas, NMN yra labai svarbus energijos kūrimui, DNR fiksavimui ir kitoms nepakeičiamoms ląstelių savybėms. Patobulinimas naudojant NMN buvo parodytas siekiant pagerinti NAD+ lygį ir gali pasiūlyti senėjimą stabdančių pranašumų. Kad ir kaip būtų, mūsų kūnai paprastai gamina ribotas NMN priemones. Supratimas, kaip NMN yra biosintetinamas gamtoje ir gali būti sintetiškai suorganizuotas laboratorijoje, suteikia pagrindinę patirtį kovojant su jo atkuriamuoju potencialu.
Kas yra nikotinamido mononukleotidas (NMN)?
Nikotinamido mononukleotidas yra nukleotidas, gaunamas iš ribozės ir nikotinamido. Jo medžiagos struktūrą sudaro fosfato krūva, ribozės cukrus ir nikotinamido dalis. NMN laikomas pagrindiniu NAD+ pirmtaku, o tai reiškia, kad dėl fermentinių atsakų jis greitai visiškai pakeičiamas į NAD+. NAD+ yra pagrindinis kofermentas, susijęs su ląstelių kvėpavimu ir energijos virškinimu.
Tyrimai rodo, kad NMN papildymas pelėms gali padidinti NAD+ lygį ir sirtuino aktyvumą, atkartojant kalorijų apribojimo poveikį. Tai sukėlė didelį susidomėjimą NMN kaip kandidatu prieš senėjimą. Bandymai su žmonėmis vis dar yra riboti, tačiau teigiama, kad NMN stiprinimas gali suteikti neuroprotekcinės ir širdies ir kraujagyslių sistemos naudos, nes pagerina NAD+ būklę. Kaip natūralus NAD+ pirmtakas, suprantantis, kaipNMNmilteliaiyra susintetintas, suteikia įžvalgų, kaip optimizuoti jo biologinę gamybą.
Ar NMN yra sintetinis ar natūralus?
Nikotinamido mononukleotidas paprastai randamas kiekvienoje gyvoje ląstelėje, kur jis yra gyvybiškai svarbus NAD+ biosintezės keliuose. Nepaisant to, NMN kiekis, kurį galima gauti iš maisto šaltinių, yra labai mažas. Ekonomiškai pristatytas NMN yra sintetiniu būdu suderintas laboratorijose, kad būtų galima naudoti moksliniams tyrimams ir patobulinimams. Taigi, nors pats NMN yra natūrali molekulė, koncentruotos struktūros, naudojamos papildymui, yra pagamintos sintetiniu būdu.
Nikotinamido mononukleotido biosintezė
Biologinėse sistemose NMN generuojamas skirtingais fermentiniais būdais kaip NAD+ metabolizmo ypatybė. Štai dalis pagrindinių kelių:
- Iš nikotinamido naudojant nikotinamido fosforiboziltransferazę (NAMPT): NAMPT katalizuoja fosfolipazės mainus iš fosforibozilo pirofosfato (PRPP) į nikotinamidą, formuojant NMN. Tai greitį ribojantis žingsnis link NAD+ mišinio.
- Iš nikotino rūgšties mononukleotido (NaMN) naudojant nikotinamido mononukleotido adenililtransferazę (NMNAT): NaMN visiškai perjungiamas į NMN naudojant NMNAT, kuris perkelia adenililo pluoštą iš ATP.
- Iš nikotinamido ribozido (NR) nikotinamido ribozido kinazėmis (NRK): NR fosforilinimas NRK junginiais gamina NMN. NR galima įgyti valgant arba pakeisti iš NAD+.
- Iš triptofano per de novo kelią: triptofanas skyla į NAMN, kurį vėliau NMNAT fermentai paverčia NMN.
Šie keliai leidžia ląstelėms išlaikytiNMNir NAD+ lygius net esant dideliam metaboliniam poreikiui ar DNR pažeidimui. Kepenyse ypač gausu NAMPT ir NMN biosintezės aktyvumo.
Nikotinamido mononukleotido cheminė sintezė
Nors ląstelės gali gaminti NMN natūraliai, cheminė sintezė yra būtina norint sukurti moksliniams tyrimams, vaistams ir papildams reikalingą kiekį. Yra keletas būdų, kaip NMN gali būti chemiškai susintetintas laboratorijoje:
- Iš nikotinamido ir fosforibozilo pirofosfato šarminėmis sąlygomis. Tai atspindi biosintezės kelią naudojant NAMPT fermentus ir apima kondensacijos reakciją tarp nikotinamido ir PRPP.
- Naudojant fosforamidito chemiją, ribozės fosfatas reaguoja su nikotinamidu, sudarydamas fosforamidito tarpinį produktą, kuris kaitinant ciklizuojasi į NMN.
- Nikotinamido ribozido (NR) fosforilinimas naudojant fosfato donorus, pvz., fosforo rūgštį. NR veikia kaip pirmtakas vietoj nikotinamido.
- Fermentinė sintezė naudojant NRK fermentus ir ATP fosforilinant NR. Tai seka biosintezės kelią nuo NR iki NMN.
- Inžinerinių E. coli bakterijų naudojimas per daug ekspresuoti NRK ir NAMPT fermentus mikrobų gamybai. Fermentai katalizuoja NMN sintezę ląstelėse.
Cheminės ir fermentinės strategijos leidžia masiškai gaminti NMN, kurio grynumas ir kiekis gerokai viršija tai, ką būtų galima išgauti iš natūralių šaltinių.
Kaip gaminamas nikotinamido mononukleotidas?
Pramoniniu mastu nikotinamido mononukleotidas daugiausia gaminamas cheminės sintezės būdu. Tai apima:
- Chemiškai sintetinamas nikotinamido ribosidas (NR), sujungiant nikotinamido ir ribozės junginius.
- NR fosforilinimas naudojant fosforo rūgštį kaitinant ir kontroliuojant pH, kad susidarytų NMN.
- Purifying the resulting NMN through ion exchange and solvent crystallization to achieve >98% grynumas.
- Išgrynintas NMN liofilizuojamas į stabilius, koncentruotus baltus miltelius.
- Struktūrinis patvirtinimas naudojant tokius metodus kaip BMR, HPLC ir masės spektrometrija, siekiant patvirtinti NMN tapatybę.
- Pagalbinių medžiagų, tokių kaip silicio dioksidas, įtraukimas į birius NMN miltelius, kad būtų pagerintas stabilumas.
- Išmatuotų kiekių inkapsuliavimasnikotinamido mononukleotidų milteliaiį kapsules arba tabletes galutinėms dozavimo formoms.
Standartizuoti gamybos protokolai leidžia efektyviai gaminti dideles chemiškai susintetinto NMN partijas, tuo pačiu užtikrinant, kad būtų laikomasi kokybės specifikacijų.
Vaistų gamyba ir kokybės kontrolė
Nikotinamido mononukleotidas, skirtas naudoti vaistams ir maisto papildams, yra griežtai tikrinamas kokybės kontrolės būdu:
- Purity analysis using HPLC to quantify NMN content vs. related impurities like nicotinamide and ribose compounds. Typical acceptance criteria are>98% NMN grynumas.
- Optinio sukimosi bandymas patvirtina NMN enantiomero tapatumą ir chiralinį grynumą.
- Tirpiklio likučių tyrimas naudojant GC užtikrina, kad sintezės metu naudojami tirpiklio likučiai neviršytų leistinų ribų.
- Sunkiųjų metalų bandymų patikrinimai, ar nėra aplinkos teršalų pėdsakų.
- Mikrobų tyrimai, pvz., mielių, pelėsių, E. coli, ir bendras plokštelių skaičius patvirtina sterilumą.
- Papildomi gatavų produktų išvaizdos, pH, vandens kiekio, tirpumo ir tabletės kietumo bandymai.
NMN gamintojai turi laikytis dabartinės geros gamybos praktikos (cGMP) ir kokybės standartų, nustatytų reguliavimo institucijų, tokių kaip FDA, dėl saugos, veiksmingumo ir grynumo.
Programos ir mokslinių tyrimų pažanga
NMN gamybos metodai leido pasiekti didelių mokslinių tyrimų žingsnių ir galimų terapinių pritaikymų:
- NMN papildų tyrimai su pelėmis parodė pažadą gydyti nutukimą, diabetą, širdies ir kraujagyslių sistemos nuosmukį, neurodegeneracines ligas ir pažangias senėjimo priemones. Vyksta bandymai su žmonėmis.
- Išsiaiškinus NMN biologinės sintezės kelius, paaiškėjo NAD+ metabolizmas ir kaip NAD+ pirmtakai veikia sveikatą. Tai gali padėti nustatyti gydymo strategijas.
- Dėl ekonomiškai efektyvios cheminės sintezės NMN tapo plačiai prieinamas tyrėjams klinikiniams ir farmaciniams tikslams.
- Fermentinės biosintezės ir mikrobų gamybos pažanga gali būti tvarios, keičiamos gamybos alternatyvos tradiciniams cheminiams metodams.
- Patobulintas susintetinto NMN stabilumas, biologinis prieinamumas ir pristatymo metodai plečia jo medicininį naudingumą.
Nuolatinis NMN gamybos optimizavimas ir naujos įžvalgos apie jos biologinę veiklą leis geriau panaudoti jo terapinį potencialą.
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad nikotinamido mononukleotidas organizme yra biosintezuojamas sudėtingais fermentiniais keliais kaip NAD+ metabolizmo dalis. Cheminė ir fermentinė laboratorinė sintezė leidžia gaminti didelius NMN kiekius moksliniams tyrimams, farmacijos reikmėms ir papildams. Griežta kokybės kontrolė ir gamybos pažanga užtikrina, kad susintetintas NMN atitiktų grynumo ir stiprumo standartus, kad būtų galima ištirti savo medicininį pažadą. Šios esminės molekulės biologinės ir dirbtinės sintezės išaiškinimas suteikia pagrindą optimizuoti ir nukreipti jos senėjimą stabdantį ir gydomąjį poveikį.
„Botanical Cube Inc.“ yra profesionalasNMN urmu tiekėjasKinijoje, skirta tiekti aukštos kokybės produktus. Taikydami mūsų griežtas kokybės kontrolės priemones galite pasitikėti, kad mūsų nikotinamido mononukleotidų birūs milteliai atitinka aukščiausius standartus. Jei norite gauti daugiau informacijos arba pateikti užsakymą, nedvejodami susisiekite su mumis elsales@botanicalcube.com.
Nuorodos
1. Nikiforov A, Kulikova V, Ziegler M. Žmogaus NAD metabolizmas: funkcijos, metabolizmas ir skyrimas. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2015;50(4):284-297.
2. Ratajczak J, Joffraud M, Trammell SAJ ir kt. NRK1 kontroliuoja nikotinamido mononukleotido ir nikotinamido ribosido metabolizmą žinduolių ląstelėse. Nat Commun. 2016;7:13103.
3. Zhang PS, Wang Y, Yasui Y ir kt. NAMPT tarpininkaujanti NAD(+) biosintezė yra būtina pelių regėjimui. Cell Rep. 2016;17(1):69-85.
4. Fletcher RS, Lavery GG, Stöger R ir kt. Nikotinamido mononukleotido adenililtransferazė yra pagrindinis žinduolių eritropoezės reguliatorius. Kraujas. 2017;129(26):3581-3592.
5. Nikiforovas A. Patikima ir atkuriama nikotinamido mononukleotido fosforamidato sintezė. Tetraedro raidės. 2003;44(36):6755-6757.
6. Sasaki Y. Cheminė nikotinamido mononukleotido sintezė. Sci Rep. 2019;9(1):8388.
7. Zhao X, Qin M, Tian H ir kt. Mikrobinė NAD+ pirmtakų gamyba iš atsinaujinančių anglies šaltinių. Bioresour Technol. 2018;267:2-9.