Αδενυλυλ κυκλάσες

Αδενυλυλ κυκλάσες μετράται ως κατηγορία ενζύμων στις λύσεις. Ο στόχος τους είναι να καταλύουν το κυκλικό cAMP διασπώντας δεσμούς Ρ-Ο από την ΑΤΡ. Με αυτόν τον τρόπο, πυροδοτούν έναν καταρράκτη σήματος που είναι υπεύθυνος για πολλές διαφορετικές διαδικασίες στον οργανισμό.

Τι είναι η κυκλάση αδενυλίου;

Οι αδενυλυλ κυκλάσες μεσολαβούν στις επιδράσεις των ορμονών ή άλλων ουσιών αγγελιοφόρων από το εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης στις αντίστοιχες ουσίες αγγελιοφόρων εντός του κυττάρου. Είναι οι λεγόμενες λυάσες, οι οποίες δρουν ως ένζυμα για να σπάσουν συγκεκριμένους δεσμούς στα μόρια. Για παράδειγμα, διαχωρίζουν τους δεσμούς Ρ-Ο (δεσμός μεταξύ φωσφόρου και οξυγόνου).

Ο στόχος σας είναι να καταλύσετε τη διάσπαση του ATP στο δεύτερο messenger cAMP. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια των G πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες G είναι υπεύθυνες για τη μετάδοση σήματος (μεταγωγή σήματος) που λαμβάνει χώρα μεταξύ υποδοχέων και συστημάτων δεύτερου αγγελιοφόρου. Για αυτό, οι αδενυλυλ κυκλάσες έχουν ορισμένους τομείς με χαρακτηριστική δομή, οι οποίες δρουν ως θέσεις σύνδεσης για τις πρωτεΐνες ΑΤΡ και Ο.

Αυτός ο δεσμός ξεκινά την καταλυτική επίδραση των αδενυλυλ κυκλασών για τη διάσπαση της ΑΤΡ σε mAMP. Τα σχέδια κατασκευής των διαφορετικών αδενυλυλ κυκλασών είναι διαφορετικά. Ωστόσο, όλοι έχουν τους αντίστοιχους τομείς κοινού. Υπάρχουν δέκα ισοένζυμα για ανθρώπινες αδενυλυλ κυκλάσες, εννέα από τις οποίες συνδέονται με μεμβράνη και ένα εμφανίζεται ως κυτοσολική πρωτεΐνη μέσα στο κύτταρο σε διαμερίσματα.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Το καθήκον των αδενυλυλ κυκλασών είναι να μεταδίδουν σήματα από την εξωτερική μεμβράνη κυττάρων σε ουσίες αγγελιοφόρου μέσα στο κύτταρο μέσω δεύτερων αγγελιοφόρων. Αυτό ισχύει για όλα τα ευκαρυωτικά ζωντανά όντα. Αλλά οι αδενυλυλ κυκλάσες παίζουν επίσης ρόλο ως πομποί σήματος σε προκαρυωτικά βακτήρια. Οι αδενυλυλ κυκλάσες χωρίζονται σε τρεις κύριες κατηγορίες.

Η τάξη Ι είναι αποτελεσματική σε αρνητικά κατά gram βακτήρια. Οι κυκλάσες αδενυλίου κατηγορίας II παίζουν σημαντικό ρόλο στα βακτήρια που προκαλούν ασθένειες. Εξαρτώνται από την πρωτεΐνη καλμοδουλίνη του μολυσμένου οργανισμού ξενιστή. Η μεγαλύτερη κατηγορία (κατηγορία III) αντιπροσωπεύεται από τις αδενυλυλ κυκλάσες που εμφανίζονται σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Εδώ μεσολαβούν στις επιδράσεις των ορμονών. Για το σκοπό αυτό, οι ορμόνες μεταδίδουν σήματα από την εξωτερική μεμβράνη των κυττάρων στις ουσίες αγγελιοφόρου μέσα στο κύτταρο. Αυτές οι ουσίες αγγελιοφόρου στη συνέχεια προκαλούν τις βιοχημικές αντιδράσεις που ξεκινούν από τις ορμόνες.

Η αντίστοιχη ορμόνη συνδέεται με τον υποδοχέα της, ο οποίος ταυτόχρονα απελευθερώνει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη G. Η G πρωτεΐνη με τη σειρά της διεγείρει ή αναστέλλει μια αδενυλυλ κυκλάση, η οποία αρχίζει αμέσως να καταλύει το σχηματισμό cAMP από ATP ή αναστέλλει το σχηματισμό cAMP. Όταν το ΑΤΡ μετατρέπεται σε cAMP, σχηματίζεται ταυτόχρονα ένα πυροφωσφορικό με δύο φωσφορικές ομάδες. Το πυροφωσφορικό διασπάται αμέσως σε δύο φωσφορικά άλατα. Αυτό καθιστά αδύνατη την αντίστροφη αντίδραση στο ATP. Οι αδενυλυλ κυκλάσες επομένως ρυθμίζονται από την επίδραση των Ο πρωτεϊνών. Το cAMP που σχηματίζεται έχει μια ποικιλία λειτουργιών στον οργανισμό. Ενεργοποιεί το ένζυμο πρωτεΐνη κινάση Α.

Η πρωτεϊνική κινάση Α, με τη σειρά της, καταλύει τη φωσφορυλίωση διαφόρων ενζύμων και επομένως παρεμβαίνει για τη ρύθμιση του μεταβολισμού. Η φωσφορυλίωση ενεργοποιεί ή αναστέλλει τα αντίστοιχα ένζυμα. Το αν πρόκειται για ενεργοποίηση ή αναστολή εξαρτάται από το συγκεκριμένο ένζυμο. Μέσω της αλυσιδωτής αντίδρασης ορμόνης, υποδοχέα, απελευθέρωσης G-πρωτεΐνης, ενεργοποίησης / αναστολής αδενυλυλκυκλάσης, σχηματισμός cAMP από ΑΤΡ και διέγερσης πρωτεϊνικής κινάσης Α, η επίδραση ορισμένων ορμονών μεταφέρεται στη θέση στόχο.

Αυτές οι ορμόνες και οι αγγελιαφόρες ουσίες περιλαμβάνουν γλυκαγόνη, ACTH, αδρεναλίνη, νοραδρεναλίνη, ντοπαμίνη, οξυτοκίνη, ισταμίνη και άλλα. Εκτός από την ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης Α, το cAMP διεγείρει επίσης γονιδιακή έκφραση για ορισμένες ορμόνες και ένζυμα. Αυτό ισχύει για τις ορμόνες παραθυρεοειδούς ορμόνης, αγγειοδραστικό εντερικό πεπτίδιο (VIP) και σωματοστατίνη, μεταξύ άλλων.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Οι αδενυλυλ κυκλάσες εμφανίζονται παντού στη φύση. Όλα τα ευκαρυωτικά και ορισμένα προκαρυωτικά πλάσματα χρησιμοποιούν αδενυλυλ κυκλάσες για την παραγωγή του ευρέως διαδεδομένου δεύτερου αγγελιοφόρου cAMP. Στα ευκαρυωτικά, οι αδενυλυλ κυκλάσες βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης των κυττάρων του σώματος. Από εκεί, προωθούν τα σήματα από τις ορμόνες και ορισμένες ουσίες αγγελιοφόρου στο κύτταρο, όπου στη συνέχεια ενεργοποιούνται διάφορες αντιδράσεις.

Ασθένειες & Διαταραχές

Μια ποικιλία ασθενειών μπορεί να προκύψουν από ελαττώματα και παρεμβολές σε ολόκληρο το σύστημα μετάδοσης σημάτων. Οι γενετικές αλλαγές στα διάφορα ένζυμα που εμπλέκονται, συμπεριλαμβανομένων των αδενυλυλκυκλασών, παίζουν σημαντικό ρόλο. Υπάρχουν ακόμη και θεωρίες που υποθέτουν ότι οι περισσότερες ασθένειες μπορούν να εντοπιστούν σε ελαττωματική μεταγωγή σήματος από την κυτταρική μεμβράνη στο εσωτερικό του κυττάρου.

Τόσο η μειωμένη όσο και η αυξημένη μεταγωγή σήματος από την κυτταρική επιφάνεια στο εσωτερικό του κυττάρου έχουν αξία ασθένειας. Παραδείγματα αυτού περιλαμβάνουν την οφθαλμική νόσο της αμφιβληστροειδίτιδας pigmentosa ή του νεφρικού διαβήτη insipidus. Πολλές ενδοκρινολογικές ασθένειες βασίζονται σε μειωμένη μεταγωγή σήματος. Το ίδιο ισχύει και για καρδιακή ανεπάρκεια. Η αυξημένη μεταγωγή σήματος οδηγεί σε μόνιμα αυξημένες τιμές cAMP. Υπάρχει συνεχής ενθουσιασμός, ο οποίος εκδηλώνεται σε διάφορες ασθένειες όπως καρδιακή ανεπάρκεια ή ψυχολογικές διαταραχές.

Εκτός από την καρδιακή ανεπάρκεια, ασθένειες όπως εθισμοί (π.χ. αλκοολισμός), σχιζοφρένεια, Αλτσχάιμερ, άσθμα και άλλα μπορούν επίσης να ευνοηθούν. Διερευνάται επίσης η επίδραση των διαταραχών μεταγωγής σήματος στην ανάπτυξη ασθενειών όπως ο σακχαρώδης διαβήτης, η αρτηριοσκλήρωση, η υψηλή αρτηριακή πίεση ή η ανάπτυξη όγκων. Οι αυτοάνοσες ασθένειες όπως η ελκώδης κολίτιδα μπορεί επίσης να οφείλονται σε ελαττωματική μεταγωγή σήματος. Στη χολέρα, παράγεται μια βακτηριακή τοξίνη, η οποία προκαλεί μόνιμη ενεργοποίηση της αδενυλυλκυκλάσης.

Το επίπεδο cAMP αυξάνεται επειδή οι αντίστοιχες ορμονικά ενεργοποιημένες αδενυλυλ κυκλάσες δεν αναστέλλονται. Το επίπεδο mAMP αυξάνεται επίσης στον κοκκύτη (κοκκύτη). Εδώ λείπει η αναστολή της πρωτεΐνης G, η οποία είναι ανασταλτική για τις αδενυλυλ κυκλάσες. Αυτό αυξάνει τη συγκέντρωση των αδενυλυλ κυκλασών. Πολλές γενετικές αλλαγές στα ένζυμα (συμπεριλαμβανομένων των αδενυλυλκυκλασών) μπορούν να προκαλέσουν ή να προωθήσουν ασθένειες.