Adenilil ciklaze

Adenilil ciklaze štejemo kot encimski razred do liz. Njihova naloga je kataliziranje cikličnega cAMP s cepitvijo P-O vezi iz ATP. Pri tem sprožijo signalno kaskado, ki je odgovorna za številne različne procese v organizmu.

Kaj je adenilil ciklaza?

Adenilil ciklaze posredujejo učinke hormonov ali drugih sporočilnih snovi z zunanje strani celične membrane na ustrezne sporočilne snovi znotraj celice. Gre za tako imenovane lizaze, ki delujejo kot encimi za razbijanje specifičnih vezi v molekulah. Na primer, cepili so P-O vezi (vez med fosforjem in kisikom).

Vaša naloga je katalizirati razčlenitev ATP-a na drug messenger cAMP. To se naredi s pomočjo G proteinov. G proteini so odgovorni za prenos signala (transdukcija signala), ki poteka med receptorji in sistemom drugega messengerja. Za to imajo adenilil ciklaze določene domene z značilno strukturo, ki delujejo kot vezna mesta za ATP in G proteine.

Ta vez sproži katalitični učinek adenilil ciklaz, da razpade ATP do mAMP. Načrti gradnje različnih adenlilnih ciklaz so različni. Vse pa imajo skupne ustrezne domene. Obstaja deset izoencimov humanih adenilil ciklaz, od katerih je devet vezanih na membrano in eden se pojavlja kot citosolni protein znotraj celice na oddelkih.

Funkcija, učinek in naloge

Naloga adenilil ciklaz je, da prek drugih sporočilcev oddajajo signale iz zunanje celične membrane do sporočilnih snovi v celici. To velja za vsa evkariontska živa bitja. Toda adenilil ciklaze imajo tudi vlogo prenosnikov signala v prokariontskih bakterijah. Ciklize adenilil so razdeljene v tri glavne razrede.

Razred I je učinkovit pri gram-negativnih bakterijah. Adenilil ciklaze razreda II igrajo glavno vlogo pri bakterijah, ki povzročajo bolezni. Odvisni so od beljakovine kalmodulin okuženega gostiteljskega organizma. Največji razred (III. Razred) predstavljajo adenilil ciklaze, ki se pojavljajo v vseh evkariontskih organizmih, kjer posredujejo učinke hormonov. V ta namen hormoni prenašajo signale iz zunanje celične membrane do glasbenih snovi v celici. Te glasbene snovi nato sprožijo biokemične reakcije, ki jih sprožijo hormoni.

Ustrezni hormon se veže na njegov receptor, ki hkrati sprosti določen G protein. G protein namreč stimulira ali zavira adenilil ciklazo, ki takoj začne katalizirati tvorbo cAMP iz ATP ali zavira tvorbo cAMP. Ko se ATP pretvori v cAMP, se hkrati tvori pirofosfat z dvema fosfatnima skupinama. Pirofosfat se takoj razgradi na dva fosfata. Zaradi tega je povratna reakcija na ATP nemogoča. Adenilil ciklaze torej uravnavajo vpliv G proteinov. Nastali cAMP ima v organizmu različne funkcije. Aktivira encimsko proteinsko kinazo A.

Protein kinaza A posledično katalizira fosforilacijo različnih encimov in zato posega za uravnavanje presnove. Fosforilacija aktivira ali zavira ustrezne encime. Ali gre za aktivacijo ali inhibicijo, je odvisno od posameznega encima. Preko hormona reakcijske verige, receptorja, sproščanja beljakovin G, aktiviranja / inhibicije adenilil ciklaze, tvorbe cAMP iz ATP in stimulacije protein kinaze A se učinek nekaterih hormonov prenese na ciljno mesto.

Ti hormoni in sporočilne snovi vključujejo glukagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oksitocin, histamin in druge. Poleg tega, da aktivira protein kinazo A, cAMP spodbuja tudi gensko ekspresijo nekaterih hormonov in encimov. To velja med hormoni paratiroidni hormon, vazoaktivni črevesni peptid (VIP) in somatostatin.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Adenilil ciklaze se pojavljajo povsod v naravi. Vsa evkariontska in nekatera prokariotska bitja uporabljajo adenilil ciklaze za proizvodnjo široko razširjenega cAMP drugega messengerja. Pri evkariotih se adenilil ciklaze nahajajo na membranski površini telesnih celic. Od tam prenašajo signale iz hormonov in določenih sporočilnih snovi na celico, kjer se nato sprožijo različne reakcije.

Bolezni in motnje

Različne bolezni lahko nastanejo zaradi okvar in motenj v celotnem prenosnem sistemu za signale. Genske spremembe v različnih vpletenih encimih, vključno z adenilil ciklazami, igrajo glavno vlogo. Obstajajo celo teorije, ki domnevajo, da je mogoče večino bolezni zaslediti do napačne transdukcije signala iz celične membrane v notranjost celice.

Tako zmanjšana kot povečana transdukcija signala s celice v notranjost celice sta pomembna za bolezen. Primeri tega vključujejo očesno bolezen retinitis pigmentosa in ledvični diabetes insipidus. Mnoge endokrinološke bolezni temeljijo na zmanjšani transdukciji signala. Enako velja za srčno popuščanje. Povečana transdukcija signala povzroči trajno povišane vrednosti cAMP. Obstaja nenehno vznemirjenje, ki se kaže v različnih boleznih, kot so srčno popuščanje ali psihične motnje.

Poleg srčnega popuščanja so lahko naklonjene tudi boleznim, kot so odvisnosti (npr. Alkoholizem), shizofrenija, Alzheimerjeva bolezen, astma in druge. Raziskuje se tudi vpliv motenj transdukcije signala na razvoj bolezni, kot so diabetes mellitus, arterioskleroza, visok krvni tlak ali rast tumorja. Avtoimunske bolezni, kot je ulcerozni kolitis, so lahko tudi posledica napačne transdukcije signala. Pri koleri nastaja bakterijski toksin, ki povzroči trajno aktivacijo adenilil ciklaze.

Raven cAMP se zviša, ker ustrezne hormonsko aktivirane adenilil ciklaze niso inhibirane. Raven mAMP se poveča tudi pri srbečem kašlju (oslovskem kašlju). Pri tem manjka inhibicija proteina G, ki je zaviralec adenilil ciklaz. To poveča koncentracijo adenilil ciklaz. Številne genetske spremembe encimov (vključno z adenilil ciklazami) lahko povzročijo ali spodbujajo bolezni.