Аденилилциклазы

Аденилилциклазы считается классом ферментов для лиаз. Их задача - катализировать циклический цАМФ, отщепляя связи P-O от АТФ. При этом они запускают сигнальный каскад, который отвечает за множество различных процессов в организме.

Что такое аденилилциклаза?

Аденилилциклазы опосредуют действие гормонов или других веществ-мессенджеров с внешней стороны клеточной мембраны на соответствующие вещества-мессенджеры внутри клетки. Это так называемые лиазы, которые действуют как ферменты, разрывая определенные связи в молекулах. Например, они расщепляют связи P-O (связь между фосфором и кислородом).

Ваша задача - катализировать распад АТФ до второго мессенджера цАМФ. Это делается с помощью белков G. G-белки отвечают за передачу сигнала (передачу сигнала) между рецепторами и системами вторичных мессенджеров. Для этого аденилатциклазы имеют определенные домены с характерной структурой, которые действуют как сайты связывания для белков АТФ и G.

Эта связь инициирует каталитическое действие аденилатциклаз по расщеплению АТФ до mAMP. Планы построения различных аденилилциклазов различны. Однако все они имеют соответствующие общие области. Существует десять изоферментов аденилатциклаз человека, девять из которых связаны с мембраной, а один находится в виде цитозольного белка внутри клетки в компартментах.

Функция, эффект и задачи

Задача аденилилциклаз - передавать сигналы от внешней клеточной мембраны к веществам-мессенджерам внутри клетки через вторичных мессенджеров. Это относится ко всем эукариотическим живым существам. Но аденилилциклазы также играют роль передатчиков сигналов в прокариотических бактериях. Аденилилциклазы делятся на три основных класса.

Класс I эффективен против грамотрицательных бактерий. Аденилатциклазы класса II играют важную роль в болезнетворных бактериях. Они зависят от белка кальмодулина инфицированного организма-хозяина. Самый большой класс (класс III) представлен аденилилциклазами, которые присутствуют во всех эукариотических организмах и опосредуют действие гормонов. Для этого гормоны передают сигналы от внешней клеточной мембраны к веществам-посредникам внутри клетки. Эти вещества-мессенджеры затем запускают биохимические реакции, которые инициируются гормонами.

Соответствующий гормон связывается со своим рецептором, который в то же время высвобождает определенный G-белок. Белок G, в свою очередь, стимулирует или ингибирует аденилатциклазу, которая немедленно начинает катализировать образование цАМФ из АТФ или ингибирует образование цАМФ. Когда АТФ превращается в цАМФ, одновременно образуется пирофосфат с двумя фосфатными группами. Пирофосфат сразу распадается на два фосфата. Это делает невозможной обратную реакцию на АТФ. Следовательно, аденилилциклазы регулируются под влиянием G-белков. Образующийся цАМФ выполняет в организме множество функций. Он активирует фермент протеинкиназу А.

Протеинкиназа А, в свою очередь, катализирует фосфорилирование различных ферментов и, следовательно, вмешивается, регулируя метаболизм. Фосфорилирование активирует или ингибирует соответствующие ферменты. Идет ли речь об активации или ингибировании, зависит от конкретного фермента. Через гормон цепочки реакций, рецептор, высвобождение G-белка, активацию / ингибирование аденилатциклазы, образование цАМФ из АТФ и стимуляцию протеинкиназы А действие определенных гормонов передается на сайт-мишень.

Эти гормоны и вещества-посредники включают глюкагон, АКТГ, адреналин, норадреналин, дофамин, окситоцин, гистамин и другие. Помимо активации протеинкиназы А, цАМФ также стимулирует экспрессию генов некоторых гормонов и ферментов. Это касается, в частности, гормонов паратиреоидного гормона, вазоактивного кишечного пептида (VIP) и соматостатина.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Аденилилциклазы встречаются в природе повсеместно. Все эукариотические и некоторые прокариотические существа используют аденилилциклазы для производства широко распространенного вторичного мессенджера цАМФ. У эукариот аденилилциклазы расположены на поверхности мембраны клеток организма. Оттуда они передают сигналы от гормонов и определенных веществ-посредников в клетку, где затем запускаются различные реакции.

Заболевания и расстройства

Различные заболевания могут возникнуть из-за дефектов и помех во всей системе передачи сигналов. Важную роль играют генетические изменения различных участвующих ферментов, включая аденилатциклазы. Существуют даже теории, которые предполагают, что большинство заболеваний можно проследить до неправильной передачи сигнала от клеточной мембраны внутрь клетки.

Как сниженная, так и повышенная передача сигнала с поверхности клетки внутрь клетки имеют значение для болезни. Примеры этого включают пигментный ретинит глаз или несахарный почечный диабет.Многие эндокринологические заболевания основаны на пониженной передаче сигнала. То же самое и с сердечной недостаточностью. Повышенная передача сигнала приводит к необратимому увеличению значений цАМФ. Присутствует постоянное возбуждение, которое проявляется при различных заболеваниях, например, сердечной недостаточности или психологических расстройствах.

Помимо сердечной недостаточности, также могут быть предпочтительны такие заболевания, как зависимости (например, алкоголизм), шизофрения, болезнь Альцгеймера, астма и другие. Также исследуется влияние нарушений передачи сигнала на развитие таких заболеваний, как сахарный диабет, артериосклероз, высокое кровяное давление или рост опухоли. Аутоиммунные заболевания, такие как язвенный колит, также могут быть вызваны неправильной передачей сигнала. При холере продуцируется бактериальный токсин, который вызывает постоянную активацию аденилатциклазы.

Уровень цАМФ увеличивается, потому что соответствующие гормонально активированные аденилатциклазы не ингибируются. Уровень mAMP также повышается при коклюше. Здесь отсутствует ингибирование G-белка, который ингибирует аденилатциклазы. Это увеличивает концентрацию аденилатциклаз. Многие генетические изменения ферментов (включая аденилилциклазы) могут вызывать или способствовать развитию заболеваний.