ヒト細胞によるNAD前駆体ニコチン酸リボシドの生成、放出、および取り込み

NADは細胞代謝に不可欠であり、ヒト細胞のさまざまなシグナル伝達経路に重要な役割を果たしています。重要な反応の適切な制御を確保するには、NADを永久に再同定する必要があります。ニコチンアミドとニコチン酸、およびニコチンアミドリボシド（NR）およびニコチン酸リボシド（NAR）は、ヒトのNAD生合成の主要な前駆体です。この研究では、リボシドNRとNARがヒト細胞で生成できるかどうかを調査しました。CN-IIではなく、精製された精製された組換えヒトサイトゾル5'-ヌクレオチダーゼ（5'-NTS）CN-IIおよびCN-IIIが脱リン酸化できることを実証します。in vitroでのNAR形成。酵母であるSDT1からの対応物と同様に、ヒト5'-ntsは、効率的な触媒をするために、高い（ミリモル）ニコチンアミドモノヌーチドまたはNAMNを必要とします。HEK293およびHEPG2細胞におけるFLAGタグ付きCN-IIおよびCN-IIIの過剰発現により、NARの形成と放出が生じました。しかし、これらの細胞の培地におけるNARの蓄積は、ニコチン酸によるNAMN産生の増加につながる条件下でのみ検出可能でした。NAMN産生の増加のために設計された細胞から放出されたNARの量は、他のNAD前駆体を使用できない周囲の細胞の生存率を維持するのに十分でした。さらに、トランスフェクトされていないHeLa細胞は、通常の培養条件下で十分な量のNARとNRを生成および放出することがわかりました。まとめて、我々の結果は、サイトゾル5'-NTSがNAD前駆体の変換に関与し、NRとNARをヒトNAD代謝の不可欠な成分として確立することを示しています。さらに、異なる細胞タイプが代替前駆体を提供することにより、互いのNAD供給を促進する可能性を指摘しています。

NAD is essential for cellular metabolism and has a key role in various signaling pathways in human cells. To ensure proper control of vital reactions, NAD must be permanently resynthesized. Nicotinamide and nicotinic acid as well as nicotinamide riboside (NR) and nicotinic acid riboside (NAR) are the major precursors for NAD biosynthesis in humans. In this study, we explored whether the ribosides NR and NAR can be generated in human cells. We demonstrate that purified, recombinant human cytosolic 5'-nucleotidases (5'-NTs) CN-II and CN-III, but not CN-IA, can dephosphorylate the mononucleotides nicotinamide mononucleotide and nicotinic acid mononucleotide (NAMN) and thus catalyze NR and NAR formation in vitro. Similar to their counterpart from yeast, Sdt1, the human 5'-NTs require high (millimolar) concentrations of nicotinamide mononucleotide or NAMN for efficient catalysis. Overexpression of FLAG-tagged CN-II and CN-III in HEK293 and HepG2 cells resulted in the formation and release of NAR. However, NAR accumulation in the culture medium of these cells was only detectable under conditions that led to increased NAMN production from nicotinic acid. The amount of NAR released from cells engineered for increased NAMN production was sufficient to maintain viability of surrounding cells unable to use any other NAD precursor. Moreover, we found that untransfected HeLa cells produce and release sufficient amounts of NAR and NR under normal culture conditions. Collectively, our results indicate that cytosolic 5'-NTs participate in the conversion of NAD precursors and establish NR and NAR as integral constituents of human NAD metabolism. In addition, they point to the possibility that different cell types might facilitate each other's NAD supply by providing alternative precursors.