Adenilil ciclazele

Adenilil ciclazele se numără ca o clasă enzimatică pentru liază. Sarcina lor este de a cataliza cAMP-ul ciclic prin eliminarea legăturilor P-O de la ATP. În acest sens, acestea declanșează o cascadă de semnal care este responsabilă pentru multe procese diferite din organism.

Ce este o adenilil-ciclază?

Adenilil ciclazele mediază efectele hormonilor sau ale altor substanțe de mesagerie din exteriorul membranei celulare la substanțele de mesagerie corespunzătoare din interiorul celulei. Ele sunt așa-numitele liaze, care acționează ca enzime pentru a rupe legăturile specifice în molecule. De exemplu, ei împart legăturile P-O (legătura dintre fosfor și oxigen).

Sarcina dvs. este de a cataliza defalcarea ATP la al doilea cAMP de mesagerie. Aceasta se face cu ajutorul proteinelor G. Proteinele G sunt responsabile pentru transmisia semnalului (transducția semnalului) care are loc între receptori și sistemele de mesagerie secundă. Pentru aceasta, adenilil ciclazele au anumite domenii cu o structură caracteristică, care acționează ca site-uri de legare pentru proteinele ATP și G.

Această legătură inițiază efectul catalitic al adenilil-ciclazelor pentru a descompune ATP-ul la MAMP. Planurile de construcție ale diferitelor adenilil ciclaze sunt diferite. Cu toate acestea, toate au domeniile corespunzătoare în comun. Există zece izoenzime pentru adenilil ciclazele umane, dintre care nouă sunt legate de membrană și una apare ca o proteină citosolică în interiorul celulei pe compartimente.

Funcție, efect și sarcini

Sarcina adenilil ciclazelor este de a transmite semnale de la membrana celulară externă către substanțele de mesagerie din interiorul celulei prin intermediul mesagerilor secundari. Aceasta se aplică tuturor ființelor vii eucariote. Dar adenilil ciclazele joacă, de asemenea, un rol de emițători de semnal în bacteriile procariote. Adenilil ciclazele sunt împărțite în trei clase principale.

Clasa I este eficientă în bacteriile gram-negative. Adenilil ciclazele de clasa II joacă un rol major în bacteriile cauzatoare de boli. Acestea depind de calmodulina proteică a organismului gazdă infectat. Cea mai mare clasă (clasa a III-a) este reprezentată de adenilil ciclazele care apar în toate organismele eucariote. Aici mediază efectele hormonilor. În acest scop, hormonii transmit semnale din membrana celulară externă către substanțele mesager din interiorul celulei. Aceste substanțe de mesagerie declanșează apoi reacțiile biochimice inițiate de hormoni.

Hormonul corespunzător se leagă de receptorul său, care în același timp eliberează o anumită proteină G. Proteina G stimulează sau inhibă o adenililciclază, care începe imediat să catalizeze formarea de cAMP din ATP sau inhibă formarea de cAMP. Când ATP este transformat în cAMP, se formează în același timp un pirofosfat cu două grupări fosfat. Pirafosfatul se descompun imediat în doi fosfați. Acest lucru face imposibilă o reacție inversă la ATP. Adenilil ciclazele sunt deci reglate de influența proteinelor G. CAMP format are o varietate de funcții în organism. Activează enzima proteină kinază A.

Proteina kinază A, la rândul său, catalizează fosforilarea diferitelor enzime și, prin urmare, intervine pentru a regla metabolismul. Fosforilarea activează sau inhibă enzimele corespunzătoare. Indiferent dacă este vorba de activare sau inhibare depinde de enzima particulară. Prin intermediul hormonului lanțului de reacție, receptor, eliberarea proteinei G, activarea / inhibarea adenililciclazei, formarea cAMP din ATP și stimularea proteinei kinazei A, efectul anumitor hormoni este transmis la locul țintă.

Acești hormoni și substanțe de mesagerie includ glucagon, ACTH, adrenalină, noradrenalină, dopamină, oxitocină, histamină și altele. Pe lângă activarea proteinei kinazei A, cAMP stimulează, de asemenea, exprimarea genelor pentru unii hormoni și enzime. Acest lucru se aplică hormonilor paratiroidieni hormonali, peptidei intestinale vasoactive (VIP) și somatostatinei, printre altele.

Educație, apariție, proprietăți și valori optime

Adenilil ciclazele apar oriunde în natură. Toate creaturile eucariote și unele procariote folosesc adenilil ciclaze pentru a produce răspândirea celui de-al doilea cAMP de mesagerie. În eucariote, adenilil ciclazele sunt localizate pe suprafața membranei celulelor corpului. De acolo trec semnalele de la hormoni și anumite substanțe de mesagerie către celulă, unde apoi sunt declanșate diverse reacții.

Boli și tulburări

O serie de boli pot apărea din defecte și interferențe în întregul sistem de transmisie pentru semnale. Un rol major joacă modificările genetice ale diferitelor enzime implicate, inclusiv adenilil-ciclazele. Există chiar teorii care presupun că majoritatea bolilor pot fi urmărite până la transducția defectuoasă a semnalului de la membrana celulară în interiorul celulei.

Atât o transducție semnal redusă, cât și o creștere de la suprafața celulei în interiorul celulei au o valoare a bolii. Exemple în acest sens includ retinita pigmentă a bolii oculare sau diabetul zaharat renal Insipidus. Multe boli endocrinologice se bazează pe transducția semnalului redusă. Același lucru este valabil și pentru insuficiența cardiacă. Transductia semnalului crescut duce la creșterea permanentă a valorilor cAMP. Există o emoție constantă, care se manifestă în diferite boli, cum ar fi insuficiența cardiacă sau tulburări psihologice.

În plus față de insuficiența cardiacă, pot fi favorizate și boli precum dependența (de exemplu, alcoolism), schizofrenie, Alzheimer, astm și altele. Influența tulburărilor de transducție a semnalului asupra dezvoltării unor boli precum diabetul zaharat, arterioscleroza, hipertensiunea arterială sau creșterea tumorii este de asemenea investigată. Bolile autoimune, cum ar fi colita ulceroasă, se pot datora, de asemenea, unei transducții defectuale a semnalului. În holeră, se produce o toxină bacteriană, care determină activarea permanentă a adenililciclazei.

Nivelul cAMP este crescut deoarece adenilil-ciclazele hormonal corespunzătoare nu sunt inhibate. Nivelul de MAMP este, de asemenea, crescut în tuse convulsivă (pertussis). Aici lipsește inhibarea proteinei G, care este inhibitoare pentru adenilil ciclazele. Aceasta crește concentrația adenilil ciclazelor. Multe modificări genetice ale enzimelor (inclusiv adenilil ciclazele) pot provoca sau promova boli.