Intramolecular interaction in nicotinamid adenine dinucleotide

Abstract

조효소 nicotinamide adenine dinucleotide (NAD^(+))의 구조의 중요성과 관련하여, NAD^(+)에서의 nicotinamide와 adenine의 분자내 상호작용을 분광학적인 방법과 polarographic 방법을 사용하여 연구하고, 이의 성분들인 N^(1)-methyl-nicotinamide(NMN)과 adenine의 혼합용액에서의 분자간 상호작용과의 비교를 통해 연구하였다. NMN은 methylviologen 보다 adenin은 indole 유도체보다 전하이동착물의 능력이 작지만, nicotinamide와 adenine 간의 전하이동착물 형성은 가능한 것으로 관찰하였다. 그러나 NAD^(+)에서 다른 안정화 요인이 작용하지 않는 한 형성된 착물의 안정성은 매우 작은 것으로 간주되었다. 전하이동착물 형성으로 인한 330 nm에서의 NAD^(+)의 흡광도는 Beer의 법칙을 만족시킨 반면, 혼합용액은 만족시키지 않는 것으로 나타났다. 또한 온도가 증가할 수록, pH가 adenine의 pK값인 4이하에서 감소할 수록 NAD^(+)의 흡광도는 감소하는 것으로 나타났다. NAD^(+)의 polarogram은 반파전위가 포화카로멜전극에 대해 -0.98 v와 -1.13 v인 2개의 환원파를 나타냈지만, NMN과 adenine의 혼합용액은 NMN용액과 마찬가지로 -1.13 v의 반파전위를 갖는 단 한 개의 환원파를 나타내었다. 또한 NAD^(+)의 2개의 확산전류의 비는 온도에 따라서는 변하지만 NAD^(+)의 농도에는 무관한 것으로 관찰했다. 온도 변화에 따른 전체의 확산전류에 대한 -0.98 v에서의 확산전류의 비는 흡광도의 변화와 평형하게 얻어졌다. 이들 결과는 NAD^(+)에서 nicotinamide와 adenine간의 분자내 상호작용에 의해 기인된 것이고 ,이 상호작용이 열린 구조와 평형을 이루고 있는 가려진 구조의 NAD^(+)를 유도하는 것으로 해석되었다.;In relation to the interest on the structure of coenzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD^(+)), the intramolecular interaction between nicotinamide and adenine moieties of NAD^(+) was studied by spectrophotometric and polarographic measurements. The results were compared with those of N^(1)-methylnicotinamide (NMN) and adenine mixture. Though charge-transfer complexing abilities of nicotinamide and adenine moieties are weaker than methylviologen and indole derivatives, respectively, charge-transfer interaction between them is possible. Absorbance of NAD^(+) near 330nm was assigned as intramolecular charge-transfer band of the molecule. The absorbance of NAD^(+) at 330nm reduced with increasing temperature and/or decreasing pH near pH 4, which is pK of amino group of adenine moiety. The polarogram of NAD^(+) revealed two reduction waves with E_(1/2)at -0.98V and -1.13V vs. SCE, while that of NMN-adenine mix-ture revealed only one reduction wave with E_(1/2)at -1.13V vs. SCE. Ratios of two diffusion currents in NAD^(+) are dependent on temperature, but not on NAD^(+) concentration. Fraction of diffusion current at -0.98V to total diffusion current at various temperature was parallel with absorbance variation with temperature. These results were attributed to the presence of intramo-lecular interaction between nicotinamide and adenine moieties leading to folded conformation which is in equilibrium with open conformation.