Nikotinamid mononukleotid, más néven NMN, nagy érdeklődésre számot tartó molekulává vált a sejtanyagcserében játszott kritikus szerepe és potenciális egészségügyi előnyei miatt. De hogyan állítják elő ezt a kulcsfontosságú vegyületet? Ez a cikk alapos áttekintést nyújt az NMN előállításának bioszintetikus és kémiai szintézis útjairól.
A nikotinamid-mononukleotid vagy az NMN a B3-vitamin alárendeltje, amely az utóbbi időben kritikus kutatási szempontokat kapott. A nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+) előfutáraként az NMN alapvető fontosságú az energiatermelésben, a DNS-rögzítésben és más nélkülözhetetlen sejtképességekben. Az NMN-nel történő javítás javítja a NAD+ szintet, és öregedésgátló előnyöket kínálhat. Bárhogy is legyen, testünk csak korlátozott mértékû NMN-t termel normálisan. Annak megértése, hogy az NMN hogyan bioszintetizálódik a természetben, és hogyan lehet szintetikusan hangszerelni a laboratóriumban, kulcsfontosságú tapasztalatokat ad a helyreállító potenciál kezelésében.
Mi az a nikotinamid-mononukleotid (NMN)?
A nikotinamid-mononukleotid egy ribózból és nikotinamidból származó nukleotid. Anyagszerkezete foszfátcsomóból, ribózcukorból és nikotinamidból áll. Az NMN-t kulcsfontosságú NAD+ prekurzornak tekintik, ami azt jelenti, hogy enzimatikus válaszok révén hajlamos azonnal teljesen NAD+-ra váltani. A NAD+ a sejtlégzéshez és az energia emésztéshez kapcsolódó alapvető koenzim.
A kutatások azt mutatják, hogy az NMN-kiegészítés egerekben növelheti a NAD+ szintet és a sirtuin aktivitást, megismételve a kalóriakorlátozás hatásait. Ez jelentős érdeklődést váltott ki az NMN, mint öregedésgátló jelölt iránt. Humán vizsgálatok még korlátozottak, de azt sugallják, hogy az NMN fokozása neuroprotektív és kardiovaszkuláris előnyökkel járhat azáltal, hogy javítja a NAD+ állapotot. Természetes NAD+ prekurzorként, megértve, hogyanNMNporszintetizálva betekintést nyújt a biotermelés optimalizálásához.
Az NMN szintetikus vagy természetes?
A nikotinamid-mononukleotid általában minden egyes élő sejtben megtalálható, ahol létfontosságú szerepet tölt be a NAD+ bioszintézis útvonalakban. Ennek ellenére az élelmiszerforrásokból beszerezhető NMN mennyisége rendkívül alacsony. A gazdaságosan szállított NMN-t szintetikusan hangszerelték laboratóriumokban, hogy kutatási tanulmányokhoz és fejlesztésekhez használják fel. Tehát míg az NMN maga egy természetes molekula, a kiegészítésre használt koncentrált struktúrák szintetikusan készülnek.
Nikotinamid-mononukleotid bioszintézise
Biológiai rendszerekben az NMN a NAD+ metabolizmus egyik jellemzőjeként különböző enzimatikus útvonalakon jön létre. Íme egy részlet a kulcsfontosságú útvonalakból:
- A nikotinamidból a nikotinamid-foszforibozil-transzferáz (NAMPT) segítségével: A NAMPT katalizálja a foszfolipáz cseréjét foszforibozil-pirofoszfátból (PRPP) nikotinamidra, így NMN formálódik. Ez egy sebességkorlátozó lépés a NAD+ keverék felé.
- Nikotinsav-mononukleotidból (NaMN) a nikotinamid-mononukleotid-adenilil-transzferáz (NMNAT) segítségével: A NaMN-t teljesen átváltja NMN-re az NMNAT segítségével, amely egy adenililcsokorral eltávolítja az ATP-t.
- Nikotinamid-ribozidból (NR) a nikotinamid-ribozid-kinázok (NRK-k) által: Az NR NRK-vegyületekkel történő foszforilációja NMN-t termel. Az NR megszerezhető az étkezési rutin során, vagy átváltható NAD+-ról.
- Triptofánból a de novo útvonalon keresztül: A triptofán NAMN-re bomlik, amit aztán az NMNAT enzimek NMN-vé alakítanak.
Ezek az útvonalak lehetővé teszik a sejtek fenntartásátNMNés a NAD+ szint még magas metabolikus igény vagy DNS károsodás idején is. A máj különösen gazdag NAMPT és NMN bioszintézisben.
Nikotinamid-mononukleotid kémiai szintézise
Míg a sejtek természetes úton is képesek NMN-t termelni, a kémiai szintézis szükséges a kutatáshoz, gyógyszerekhez és kiegészítőkhöz szükséges mennyiségek előállításához. Az NMN laboratóriumi kémiai szintézisének számos módja van:
- Nikotinamidból és foszforibozil-pirofoszfátból lúgos körülmények között. Ez tükrözi a NAMPT enzimeket használó bioszintetikus útvonalat, és egy kondenzációs reakciót foglal magában a nikotinamid és a PRPP között.
- A foszforamidit kémia felhasználásával a ribóz-foszfát reakcióba lép a nikotinamiddal, és foszforamidit intermedier keletkezik, amely hevítés hatására NMN-né ciklizálódik.
- Nikotinamid-ribozid (NR) foszforilációja foszfát donorok, például foszforsav segítségével. Az NR prekurzorként szolgál a nikotinamid helyett.
- Enzimes szintézis NRK enzimek és ATP felhasználásával az NR foszforilálására. Ez követi a bioszintetikus utat az NR-től az NMN-ig.
- Műszakilag módosított E. coli baktériumok használata az NRK és NAMPT enzimek túlzott expressziójára a mikrobatermelés érdekében. Az enzimek katalizálják az NMN szintézist a sejtekben.
A kémiai és enzimatikus stratégiák lehetővé teszik az NMN tömeges előállítását olyan tisztaságban és mennyiségben, amely messze meghaladja a természetes forrásokból kinyerhető mennyiséget.
Hogyan készül a nikotinamid-mononukleotid?
Ipari méretekben a nikotinamid-mononukleotidot elsősorban kémiai szintézis útján állítják elő. Ez magában foglalja:
- A nikotinamid ribozid (NR) kémiai szintézise a nikotinamid és ribóz vegyületek összekapcsolásával.
- NR foszforilálása foszforsavval hő hatására és szabályozott pH-n NMN képzésére.
- Purifying the resulting NMN through ion exchange and solvent crystallization to achieve >98%-os tisztaság.
- A tisztított NMN liofilizálása stabil, koncentrált fehér porrá.
- Szerkezeti validálás olyan technikák használatával, mint az NMR, HPLC és tömegspektrometria az NMN azonosságának megerősítésére.
- Segédanyagok, például szilícium-dioxid beépítése az ömlesztett NMN porba a jobb stabilitás érdekében.
- A mért mennyiségek kapszulázásanikotinamid mononukleotid porkapszulákba vagy tablettákba a végső adagolási formákhoz.
A szabványos gyártási protokollok lehetővé teszik a kémiailag szintetizált NMN nagy tételeinek hatékony előállítását, miközben biztosítják a minőségi előírások betartását.
Gyógyszergyártás és minőségellenőrzés
A gyógyszerekben és táplálék-kiegészítőkben való felhasználáshoz a nikotinamid-mononukleotidot szigorú minőség-ellenőrzési vizsgálatnak vetik alá:
- Purity analysis using HPLC to quantify NMN content vs. related impurities like nicotinamide and ribose compounds. Typical acceptance criteria are>98%-os NMN tisztaság.
- Az optikai rotációs teszt igazolja az NMN enantiomer azonosságát és királis tisztaságát.
- A maradék oldószer GC-vel végzett vizsgálata biztosítja, hogy a szintézis során felhasznált oldószermaradékok az elfogadható határok alatt maradjanak.
- Nehézfém-vizsgálati ellenőrzések nyomokban lévő környezeti szennyeződések kimutatására.
- Mikrobás vizsgálatok, például élesztő, penész, E. coli, és a teljes lemezszám igazolja a sterilitást.
- A késztermékek megjelenésének, pH-jának, víztartalmának, oldódásának és tablettakeménységének további vizsgálata.
Az NMN gyártóknak meg kell felelniük a jelenlegi helyes gyártási gyakorlatnak (cGMP) és a szabályozó testületek, például az FDA által meghatározott minőségi szabványoknak a biztonság, a hatékonyság és a tisztaság tekintetében.
Alkalmazások és kutatási eredmények
Az NMN előállítási módszerei jelentős kutatási lépéseket és lehetséges terápiás alkalmazásokat tettek lehetővé:
- Az egereken végzett NMN-kiegészítési vizsgálatok ígéretesnek bizonyultak az elhízás, a cukorbetegség, a szív- és érrendszeri hanyatlás, a neurodegeneratív betegségek kezelésében és az öregedésgátló beavatkozások előmozdításában. Emberi kísérletek folynak.
- Az NMN biológiai szintézis útjainak tisztázása rávilágított a NAD+ metabolizmusára és arra, hogy a NAD+ prekurzorok hogyan hatnak az egészségre. Ez segíthet a kezelési stratégiák megtervezésében.
- A költséghatékony kémiai szintézis az NMN-t széles körben elérhetővé tette a kutatók számára klinikai és gyógyszerészeti alkalmazásokhoz.
- Az enzimatikus bioszintézis és a mikrobiális termelés fejlődése fenntartható, méretezhető termelési alternatívát jelenthet a hagyományos kémiai módszerekkel szemben
- A szintetizált NMN jobb stabilitása, biohasznosulása és bejuttatási módszerei kibővítik orvosi hasznosságát.
Az NMN-gyártás folyamatban lévő optimalizálása és a biológiai tevékenységeibe való újszerű betekintés lehetővé teszi terápiás potenciáljának jobb kihasználását.
Következtetés
Összefoglalva, a nikotinamid-mononukleotid bioszintetizálódik a szervezetben összetett enzimatikus útvonalakon keresztül, a NAD+ metabolizmus részeként. A kémiai és enzimatikus laboratóriumi szintézisek lehetővé teszik nagy mennyiségű NMN előállítását kutatási, gyógyszerészeti felhasználásra és kiegészítésekre. A szigorú minőség-ellenőrzés és a gyártási fejlesztések biztosítják, hogy a szintetizált NMN megfeleljen a tisztasági és hatékonysági szabványoknak az orvosi ígéreteinek feltárásához. Ennek az esszenciális molekulának a biológiai és mesterséges szintézisének tisztázása keretet biztosít az öregedésgátló és terápiás hatások optimalizálásához és célzásához.
A Botanical Cube Inc. egy profiNMN ömlesztett szállítóKínában, elkötelezett a kiváló minőségű termékek biztosításában. Szigorú minőség-ellenőrzési intézkedéseink révén bízhat abban, hogy nikotinamid-mononukleotid ömlesztett porunk a legmagasabb színvonalú. Ha további információra van szüksége, vagy rendelni szeretne, forduljon hozzánk bizalommal a telefonszámonsales@botanicalcube.com.
Hivatkozások
1. Nikiforov A, Kulikova V, Ziegler M. The human NAD metabolome: Functions, metabolism and compartmentalization. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2015;50(4):284-297.
2. Ratajczak J, Joffraud M, Trammell SAJ et al. Az NRK1 szabályozza a nikotinamid-mononukleotid és a nikotinamid-ribozid metabolizmusát emlőssejtekben. Nat Commun. 2016;7:13103.
3. Zhang PS, Wang Y, Yasui Y és mtsai. A NAMPT által közvetített NAD(+) bioszintézis nélkülözhetetlen az egerek látásához. Cell Rep. 2016;17(1):69-85.
4. Fletcher RS, Lavery GG, Stöger R, et al. A nikotinamid mononukleotid adenililtranszferáz az emlős eritropoézis kulcsfontosságú szabályozója. Vér. 2017;129(26):3581-3592.
5. Nikiforov A. Nikotinamid-mononukleotid megbízható és reprodukálható foszforamidát szintézise. Tetraéder betűk. 2003;44(36):6755-6757.
6. Sasaki Y. Nikotinamid-mononukleotid kémiai szintézise. Sci Rep. 2019;9(1):8388.
7. Zhao X, Qin M, Tian H és mtsai. NAD+ prekurzorok mikrobiális előállítása megújuló szénforrásokból. Bioresour Technol. 2018;267:2-9.