All cells require sustained intracellular energy flux, which is driven by redox chemistry at the subcellular level. NAD+, its phosphorylated variant NAD(P)+, and its reduced forms NAD(P)/NAD(P)H are all redox cofactors with key roles in energy metabolism and are substrates for several NAD-consuming enzymes (e.g. poly(ADP-ribose) polymerases, sirtuins, and others). The nicotinamide salvage pathway, constituted by nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT) and nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT), mainly replenishes NAD+ in eukaryotes. However, unlike NMNAT1, NAMPT is not known to be a nuclear protein, prompting the question of how the nuclear NAD+ pool is maintained and how it is replenished upon NAD+ consumption. In the present work, using human and murine cells; immunoprecipitation, pulldown, and surface plasmon resonance assays; and immunofluorescence, small-angle X-ray scattering, and MS-based analyses, we report that GAPDH and NAMPT form a stable complex that is essential for nuclear translocation of NAMPT. This translocation furnishes NMN to replenish NAD+ to compensate for the activation of NAD-consuming enzymes by stressful stimuli induced by exposure to H2O2 or S-nitrosoglutathione and DNA damage inducers. These results indicate that by forming a complex with GAPDH, NAMPT can translocate to the nucleus and thereby sustain the stress-induced NMN/NAD+ salvage pathway.

Tutte le cellule richiedono un flusso di energia intracellulare sostenuto, che è guidato dalla chimica redox a livello subcellulare. NAD +, la sua variante fosforilata NAD (P) + e le sue forme ridotte NAD (P) / NAD (P) H sono tutti cofattori redox con ruoli chiave nel metabolismo energetico e sono substrati per diversi enzimi che consumano NAD (es. Poli (ADP- ribosio) polimerasi, sirtuine e altri). La via di salvataggio della nicotinamide, costituita dalla nicotinamide mononucleotide adeniltransferasi (NMNAT) e dalla nicotinamide fosforibosiltransferasi (NAMPT), reintegra principalmente NAD + negli eucarioti. Tuttavia, a differenza di NMNAT1, NAMPT non è noto per essere una proteina nucleare, sollevando la questione di come viene mantenuto il pool di NAD + nucleare e come viene reintegrato al consumo di NAD +. Nel presente lavoro, utilizzando cellule umane e murine; immunoprecipitazione, pulldown e saggi di risonanza plasmonica di superficie; e immunofluorescenza, scattering di raggi X a piccolo angolo e analisi basate su MS, segnaliamo che GAPDH e NAMPT formano un complesso stabile che è essenziale per la traslocazione nucleare di NAMPT. Questa traslocazione fornisce NMN per ricostituire NAD + per compensare l'attivazione degli enzimi che consumano NAD da stimoli stressanti indotti dall'esposizione a H2O2 o S-nitrosoglutatione e induttori di danno al DNA. Questi risultati indicano che formando un complesso con GAPDH, NAMPT può traslocare nel nucleo e quindi sostenere il percorso di salvataggio NMN / NAD + indotto dallo stress.

L'interazione tra nicotinamide-fosforibosiltrasferasi e il GAPDH preserva il salvage pathway indotto da NMN/NAD+ nel nucleo

SARACINO, SILVIA
2019/2020

Abstract

Tutte le cellule richiedono un flusso di energia intracellulare sostenuto, che è guidato dalla chimica redox a livello subcellulare. NAD +, la sua variante fosforilata NAD (P) + e le sue forme ridotte NAD (P) / NAD (P) H sono tutti cofattori redox con ruoli chiave nel metabolismo energetico e sono substrati per diversi enzimi che consumano NAD (es. Poli (ADP- ribosio) polimerasi, sirtuine e altri). La via di salvataggio della nicotinamide, costituita dalla nicotinamide mononucleotide adeniltransferasi (NMNAT) e dalla nicotinamide fosforibosiltransferasi (NAMPT), reintegra principalmente NAD + negli eucarioti. Tuttavia, a differenza di NMNAT1, NAMPT non è noto per essere una proteina nucleare, sollevando la questione di come viene mantenuto il pool di NAD + nucleare e come viene reintegrato al consumo di NAD +. Nel presente lavoro, utilizzando cellule umane e murine; immunoprecipitazione, pulldown e saggi di risonanza plasmonica di superficie; e immunofluorescenza, scattering di raggi X a piccolo angolo e analisi basate su MS, segnaliamo che GAPDH e NAMPT formano un complesso stabile che è essenziale per la traslocazione nucleare di NAMPT. Questa traslocazione fornisce NMN per ricostituire NAD + per compensare l'attivazione degli enzimi che consumano NAD da stimoli stressanti indotti dall'esposizione a H2O2 o S-nitrosoglutatione e induttori di danno al DNA. Questi risultati indicano che formando un complesso con GAPDH, NAMPT può traslocare nel nucleo e quindi sostenere il percorso di salvataggio NMN / NAD + indotto dallo stress.
2019
2020-10-21
A nicotinamide phosphoribosyltransferase–GAPDH interaction sustains the stress-induced NMN/NAD+ salvage pathway in the nucleus
All cells require sustained intracellular energy flux, which is driven by redox chemistry at the subcellular level. NAD+, its phosphorylated variant NAD(P)+, and its reduced forms NAD(P)/NAD(P)H are all redox cofactors with key roles in energy metabolism and are substrates for several NAD-consuming enzymes (e.g. poly(ADP-ribose) polymerases, sirtuins, and others). The nicotinamide salvage pathway, constituted by nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT) and nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT), mainly replenishes NAD+ in eukaryotes. However, unlike NMNAT1, NAMPT is not known to be a nuclear protein, prompting the question of how the nuclear NAD+ pool is maintained and how it is replenished upon NAD+ consumption. In the present work, using human and murine cells; immunoprecipitation, pulldown, and surface plasmon resonance assays; and immunofluorescence, small-angle X-ray scattering, and MS-based analyses, we report that GAPDH and NAMPT form a stable complex that is essential for nuclear translocation of NAMPT. This translocation furnishes NMN to replenish NAD+ to compensate for the activation of NAD-consuming enzymes by stressful stimuli induced by exposure to H2O2 or S-nitrosoglutathione and DNA damage inducers. These results indicate that by forming a complex with GAPDH, NAMPT can translocate to the nucleus and thereby sustain the stress-induced NMN/NAD+ salvage pathway.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12075/2783