Nikotinamide mononucleotide, juga dikenali sebagai NMN, telah muncul sebagai molekul yang sangat diminati kerana peranan kritikalnya dalam metabolisme selular dan potensi manfaat kesihatan. Tetapi bagaimana sebatian utama ini dihasilkan? Artikel ini akan memberikan pandangan yang mendalam tentang laluan sintesis biosintesis dan kimia untuk menjana NMN.
Nicotinamide mononucleotide, atau NMN, adalah subordinat vitamin B3 yang telah memperoleh pertimbangan penerokaan kritikal akhir-akhir ini. Sebagai pelopor kepada nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), NMN adalah asas untuk penciptaan tenaga, pembetulan DNA dan keupayaan sel yang sangat diperlukan. Peningkatan dengan NMN telah dipaparkan untuk membantu tahap NAD+ dan mungkin menawarkan faedah anti-penuaan. Walau apa pun, badan kita hanya menghasilkan ukuran terhad NMN secara normal. Memahami cara NMN dibiosintesis dalam alam semula jadi dan boleh diatur secara sintetik dalam makmal memberikan pengalaman utama dalam menangani potensi pemulihannya.
Apakah Nicotinamide Mononucleotide (NMN)?
Nicotinamide mononucleotide ialah nukleotida yang berasal daripada ribosa dan nikotinamida. Struktur bahannya terdiri daripada tandan fosfat, gula ribosa, dan bahagian nikotinamida. NMN dilihat sebagai prekursor NAD+ utama, bermakna ia cenderung ditukar dengan segera sepenuhnya kepada NAD+ melalui tindak balas enzim. NAD+ ialah koenzim asas yang dikaitkan dengan nafas sel dan pencernaan tenaga.
Penyelidikan menunjukkan bahawa suplemen NMN pada tikus boleh meningkatkan tahap NAD+ dan aktiviti sirtuin, mereplikasi kesan sekatan kalori. Ini telah menjana minat yang ketara dalam NMN sebagai calon anti-penuaan. Percubaan manusia masih terhad tetapi mencadangkan peningkatan NMN mungkin menawarkan manfaat neuroprotektif dan kardiovaskular dengan meningkatkan status NAD+. Sebagai pelopor NAD+ semula jadi, memahami caranyaNMNserbukdisintesis memberikan pandangan untuk mengoptimumkan bioproduksinya.
Adakah NMN Sintetik atau Asli?
Mononukleotida nikotinamida biasanya ditemui dalam setiap sel hidup, di mana ia memainkan peranan penting dalam laluan biosintesis NAD+. Walau bagaimanapun, jumlah NMN yang boleh diperoleh melalui sumber makanan adalah sangat rendah. NMN yang dihantar secara ekonomi disusun secara sintetik dalam makmal untuk digunakan dalam kajian penyelidikan dan peningkatan. Jadi walaupun NMN itu sendiri adalah molekul semula jadi, struktur pekat yang digunakan untuk suplemen dibuat secara sintetik.
Biosintesis Nicotinamide Mononucleotide
Dalam sistem biologi, NMN dijana melalui laluan enzimatik yang berbeza sebagai ciri metabolisme NAD+. Berikut adalah sebahagian daripada laluan utama:
- Daripada nicotinamide oleh nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT): NAMPT memangkinkan pertukaran fosfolipase daripada phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP) kepada nicotinamide, membentuk NMN. Ini adalah langkah mengehadkan kadar ke arah gabungan NAD+.
- Daripada mononukleotida asid nikotinik (NaMN) oleh nikotinamida mononukleotida adenylyltransferase (NMNAT): NaMN ditukar sepenuhnya kepada NMN menggunakan NMNAT, yang menggerakkan tandan adenylyl daripada ATP.
- Daripada nicotinamide riboside (NR) oleh kinase riboside nicotinamide (NRKs): Fosforilasi NR oleh sebatian NRK menghasilkan NMN. NR boleh diperoleh melalui rutin pemakanan atau ditukar daripada NAD+.
- Dari tryptophan melalui laluan de novo: Tryptophan terurai kepada NAMN, yang kemudiannya ditukar kepada NMN oleh enzim NMNAT.
Laluan ini membolehkan sel mengekalkanNMNdan tahap NAD+ walaupun semasa permintaan metabolik yang tinggi atau kerosakan DNA. Hati terutamanya kaya dengan aktiviti biosintesis NAMPT dan NMN.
Sintesis Kimia Nicotinamide Mononucleotide
Walaupun sel boleh menghasilkan NMN secara semula jadi, sintesis kimia diperlukan untuk menjana kuantiti yang diperlukan untuk penyelidikan, farmaseutikal dan makanan tambahan. Terdapat beberapa cara NMN boleh disintesis secara kimia di makmal:
- Daripada nicotinamide dan phosphoribosyl pyrophosphate dalam keadaan alkali. Ini mencerminkan laluan biosintetik menggunakan enzim NAMPT dan melibatkan tindak balas pemeluwapan antara nikotinamida dan PRPP.
- Menggunakan kimia fosforamidit, ribosa fosfat bertindak balas dengan nikotinamida untuk membentuk perantaraan fosforamidit yang berkitar kepada NMN apabila dipanaskan.
- Fosforilasi nicotinamide riboside (NR) menggunakan penderma fosfat seperti asid fosforik. NR berfungsi sebagai prekursor dan bukannya nikotinamida.
- Sintesis enzimatik menggunakan enzim NRK dan ATP untuk memfosforilasi NR. Ini mengikuti laluan biosintetik dari NR ke NMN.
- Menggunakan bakteria E. coli kejuruteraan untuk mengekspresi berlebihan enzim NRK dan NAMPT untuk penghasilan mikrob. Enzim memangkinkan sintesis NMN di dalam sel.
Strategi kimia dan enzimatik membolehkan NMN dihasilkan secara besar-besaran pada ketulenan dan kuantiti yang jauh melebihi apa yang boleh diekstrak daripada sumber semula jadi.
Bagaimanakah Nicotinamide Mononucleotide Dikilangkan?
Pada skala perindustrian, mononukleotida nikotinamida terutamanya dihasilkan melalui laluan sintesis kimia. Ini melibatkan:
- Mensintesis nikotinamide riboside (NR) secara kimia melalui gandingan sebatian nikotinamida dan ribosa.
- Fosforilasi NR menggunakan asid fosforik di bawah haba dan pH terkawal untuk membentuk NMN.
- Purifying the resulting NMN through ion exchange and solvent crystallization to achieve >98% ketulenan.
- Liofilisasi NMN yang telah disucikan menjadi serbuk putih yang stabil dan pekat.
- Pengesahan struktur menggunakan teknik seperti NMR, HPLC dan spektrometri jisim untuk mengesahkan identiti NMN.
- Menggabungkan eksipien seperti silika ke dalam serbuk NMN pukal untuk kestabilan yang lebih baik.
- Merangkumkan jumlah terukurserbuk nikotinamida mononukleotidake dalam kapsul atau tablet untuk bentuk dos akhir.
Protokol pembuatan piawai membolehkan kumpulan besar NMN yang disintesis secara kimia dihasilkan dengan cekap sambil memastikan spesifikasi kualiti dipenuhi.
Pengeluaran Farmaseutikal dan Kawalan Kualiti
Untuk digunakan dalam farmaseutikal dan suplemen pemakanan, mononukleotida nikotinamida menjalani ujian kawalan kualiti yang ketat:
- Purity analysis using HPLC to quantify NMN content vs. related impurities like nicotinamide and ribose compounds. Typical acceptance criteria are>98% ketulenan NMN.
- Ujian putaran optik mengesahkan identiti dan ketulenan kiral enansiomer NMN.
- Ujian sisa pelarut melalui GC memastikan sisa pelarut yang digunakan semasa sintesis kekal di bawah had yang boleh diterima.
- Pemeriksaan logam berat untuk mengesan bahan cemar alam sekitar.
- Ujian mikrob seperti yis, acuan, E. coli, dan jumlah kiraan plat mengesahkan kemandulan.
- Ujian tambahan untuk rupa, pH, kandungan air, pelarutan dan kekerasan tablet untuk produk siap.
Pengilang NMN mesti mematuhi Amalan Pengilangan Baik (cGMP) dan piawaian kualiti yang ditetapkan oleh badan kawal selia seperti FDA mengenai keselamatan, keberkesanan dan ketulenan.
Aplikasi dan Kemajuan Penyelidikan
Kaedah pengeluaran NMN telah membolehkan langkah penyelidikan utama dan aplikasi terapeutik yang berpotensi:
- Kajian suplemen NMN pada tikus telah menunjukkan janji untuk merawat obesiti, diabetes, penurunan kardiovaskular, penyakit neurodegeneratif, dan memajukan intervensi anti-penuaan. Ujian manusia sedang dijalankan.
- Menjelaskan laluan sintesis biologi NMN telah menjelaskan metabolisme NAD+ dan cara prekursor NAD+ memberi kesan kepada kesihatan. Ini boleh membantu membimbing strategi rawatan.
- Sintesis kimia kos efektif telah menjadikan NMN tersedia secara meluas kepada penyelidik untuk aplikasi klinikal dan farmaseutikal.
- Kemajuan dalam biosintesis enzimatik dan pengeluaran mikrob boleh menyediakan alternatif pengeluaran yang mampan dan berskala kepada kaedah kimia tradisional
- Kestabilan, bioavailabiliti dan kaedah penghantaran yang lebih baik untuk NMN tersintesis sedang mengembangkan utiliti perubatannya.
Pengoptimuman berterusan pembuatan NMN dan cerapan yang baru muncul tentang aktiviti biologinya akan membolehkan penggunaan potensi terapeutiknya dengan lebih baik.
Kesimpulan
Ringkasnya, nicotinamide mononucleotide dibiosintesis dalam badan melalui laluan enzimatik yang kompleks sebagai sebahagian daripada metabolisme NAD+. Sintesis makmal kimia dan enzimatik membolehkan kuantiti NMN yang banyak dihasilkan untuk penyelidikan, kegunaan farmaseutikal dan makanan tambahan. Kawalan kualiti dan kemajuan pembuatan yang ketat memastikan NMN yang disintesis memenuhi standard ketulenan dan potensi untuk meneroka janji perubatannya. Menjelaskan kedua-dua sintesis biologi dan buatan bagi molekul penting ini menyediakan rangka kerja untuk mengoptimumkan dan menyasarkan kesan anti-penuaan dan terapeutiknya.
Botanical Cube Inc. ialah seorang profesionalPembekal pukal NMNdi China, khusus untuk menyediakan produk berkualiti tinggi. Dengan langkah kawalan kualiti kami yang ketat, anda boleh mempercayai bahawa serbuk pukal mononukleotida nikotinamida kami adalah standard tertinggi. Jika anda ingin maklumat lanjut atau ingin membuat pesanan, jangan teragak-agak untuk menghubungi kami disales@botanicalcube.com.
Rujukan
1. Nikiforov A, Kulikova V, Ziegler M. Metabolom NAD manusia: Fungsi, metabolisme, dan pembahagian. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2015;50(4):284-297.
2. Ratajczak J, Joffraud M, Trammell SAJ, et al. NRK1 mengawal nicotinamide mononucleotide dan nicotinamide riboside metabolisme dalam sel mamalia. Nat Commun. 2016;7:13103.
3. Zhang PS, Wang Y, Yasui Y, et al. Biosintesis NAD(+) Pengantaraan NAMPT Sangat diperlukan untuk Penglihatan Pada Tikus. Rep. Sel. 2016;17(1):69-85.
4. Fletcher RS, Lavery GG, Stöger R, et al. Nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase ialah pengawal selia utama erythropoiesis mamalia. darah. 2017;129(26):3581-3592.
5. Nikiforov A. Sintesis fosforamidat nikotinamida mononukleotida yang boleh dipercayai dan boleh dihasilkan semula. Huruf Tetrahedron. 2003;44(36):6755-6757.
6. Sasaki Y. Sintesis Kimia Nicotinamide Mononucleotide. Sci Rep. 2019;9(1):8388.
7. Zhao X, Qin M, Tian H, et al. Pengeluaran mikrob prekursor NAD+ daripada sumber karbon boleh diperbaharui. Bioresour Technol. 2018;267:2-9.