Cyklazy adenylylowe

Cyklazy adenylylowe liczyć jako klasę enzymów liazów. Ich zadaniem jest katalizowanie cyklicznego cAMP poprzez odszczepienie wiązań P-O z ATP. W ten sposób wyzwalają kaskadę sygnałów, która jest odpowiedzialna za wiele różnych procesów w organizmie.

Co to jest cyklaza adenylowa?

Cyklazy adenylowe pośredniczą w działaniu hormonów lub innych substancji przekaźnikowych z zewnątrz błony komórkowej na odpowiednie substancje przekaźnikowe wewnątrz komórki. Są to tak zwane liazy, które działają jak enzymy rozbijające określone wiązania w cząsteczkach. Na przykład rozszczepiają wiązania P-O (wiązanie między fosforem i tlenem).

Twoim zadaniem jest katalizowanie rozpadu ATP do drugiego komunikatora cAMP. Odbywa się to za pomocą białek G. Białka G są odpowiedzialne za transmisję sygnału (transdukcję sygnału), która zachodzi między receptorami a systemami wtórnych przekaźników. W tym celu cyklazy adenylowe mają określone domeny o charakterystycznej strukturze, które działają jako miejsca wiązania dla białek ATP i G.

To wiązanie inicjuje katalityczne działanie cyklaz adenylowych w celu rozbicia ATP do mAMP. Plany konstrukcyjne różnych cyklaz adenylilowych są różne. Jednak wszystkie mają odpowiednie wspólne domeny. Istnieje dziesięć izoenzymów ludzkich cyklaz adenylowych, z których dziewięć jest związanych z błoną, a jeden występuje jako białko cytozolowe wewnątrz komórki w przedziałach.

Funkcja, efekt i zadania

Zadaniem cyklaz adenylowych jest przekazywanie sygnałów z zewnętrznej błony komórkowej do substancji przekaźnikowych wewnątrz komórki za pośrednictwem drugich przekaźników. Dotyczy to wszystkich żywych istot eukariotycznych. Ale cyklazy adenylowe odgrywają również rolę jako przekaźniki sygnału u bakterii prokariotycznych. Cyklazy adenylowe dzielą się na trzy główne klasy.

Klasa I jest skuteczna w przypadku bakterii Gram-ujemnych. Cyklazy adenylowe klasy II odgrywają główną rolę w bakteriach chorobotwórczych. Zależą od białka kalmoduliny zakażonego organizmu żywiciela. Największą klasę (III klasa) reprezentują cyklazy adenylowe, które występują we wszystkich organizmach eukariotycznych i pośredniczą w działaniu hormonów. W tym celu hormony przekazują sygnały z zewnętrznej błony komórkowej do substancji przekaźnikowych wewnątrz komórki. Te substancje przekaźnikowe wyzwalają następnie reakcje biochemiczne, które są inicjowane przez hormony.

Odpowiedni hormon wiąże się ze swoim receptorem, który w tym samym czasie uwalnia określone białko G. Białko G z kolei stymuluje lub hamuje cyklazę adenylową, która natychmiast zaczyna katalizować tworzenie cAMP z ATP lub hamuje tworzenie cAMP. Kiedy ATP jest przekształcany w cAMP, pirofosforan z dwiema grupami fosforanowymi tworzy się w tym samym czasie. Pirofosforan natychmiast rozpada się na dwa fosforany. To uniemożliwia odwrotną reakcję na ATP. Cyklazy adenylowe są więc regulowane przez wpływ białek G. Utworzony cAMP pełni w organizmie różnorodne funkcje. Aktywuje enzym kinazę białkową A.

Z kolei kinaza białkowa A katalizuje fosforylację różnych enzymów i dlatego interweniuje w celu regulacji metabolizmu. Fosforylacja aktywuje lub hamuje odpowiednie enzymy. To, czy dochodzi do aktywacji, czy hamowania, zależy od konkretnego enzymu. Poprzez hormon łańcucha reakcji, receptor, uwalnianie białka G, aktywację / hamowanie cyklazy adenylowej, tworzenie cAMP z ATP i stymulację kinazy białkowej A, działanie niektórych hormonów jest przenoszone do miejsca docelowego.

Te hormony i substancje przekaźnikowe obejmują glukagon, ACTH, adrenalinę, noradrenalinę, dopaminę, oksytocynę, histaminę i inne. Oprócz aktywacji kinazy białkowej A, cAMP stymuluje także ekspresję genów dla niektórych hormonów i enzymów. Dotyczy to między innymi hormonów parathormon, wazoaktywnego peptydu jelitowego (VIP) i somatostatyny.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Cyklazy adenylylowe występują wszędzie w przyrodzie. Wszystkie istoty eukariotyczne i niektóre prokariotyczne wykorzystują cyklazy adenylowe do produkcji szeroko rozpowszechnionego drugiego posłańca cAMP. U eukariotów cyklazy adenylowe znajdują się na powierzchni błony komórek ciała. Stamtąd przekazują sygnały z hormonów i pewnych substancji przekaźnikowych do komórki, gdzie wyzwalane są różne reakcje.

Choroby i zaburzenia

Wiele chorób może wynikać z defektów i zakłóceń w całym systemie transmisji sygnałów. Główną rolę odgrywają zmiany genetyczne w różnych zaangażowanych enzymach, w tym cyklazach adenylowych. Istnieją nawet teorie, które zakładają, że przyczyną większości chorób jest wadliwa transdukcja sygnału z błony komórkowej do wnętrza komórki.

Wartość dla choroby ma zarówno zmniejszona, jak i zwiększona transdukcja sygnału z powierzchni komórki do wnętrza komórki. Przykłady tego obejmują chorobę oczu, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki i moczówkę prostą nerek. Wiele chorób endokrynologicznych opiera się na zmniejszonej transdukcji sygnału. To samo dotyczy niewydolności serca. Zwiększona transdukcja sygnału skutkuje trwale zwiększonymi wartościami cAMP. Istnieje ciągłe podniecenie, które objawia się różnymi chorobami, takimi jak niewydolność serca czy zaburzenia psychiczne.

Oprócz niewydolności serca preferowane mogą być choroby takie jak uzależnienia (np. Alkoholizm), schizofrenia, choroba Alzheimera, astma i inne. Badany jest również wpływ zaburzeń transdukcji sygnału na rozwój chorób takich jak cukrzyca, miażdżyca tętnic, nadciśnienie czy wzrost guza. Choroby autoimmunologiczne, takie jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego, mogą również wynikać z nieprawidłowego przekazywania sygnałów. W cholerze wytwarzana jest toksyna bakteryjna, która powoduje trwałą aktywację cyklazy adenylowej.

Poziom cAMP jest podwyższony, ponieważ odpowiadające hormonalnie aktywowane cyklazy adenylowe nie są hamowane. Poziom mAMP jest również podwyższony w krztuścu (krztuścu). Tutaj brakuje hamowania białka G, które jest hamujące dla cyklaz adenylowych. Zwiększa to stężenie cyklaz adenylowych. Wiele zmian genetycznych w enzymach (w tym cyklaz adenylowych) może powodować lub promować choroby.