Adenilil ciclasi

Adenilil ciclasi contare come una classe di enzimi per le liasi. Il loro compito è catalizzare l'AMPc ciclico scindendo i legami P-O dall'ATP. In tal modo, attivano una cascata di segnali che è responsabile di molti processi diversi nell'organismo.

Cos'è un adenilil ciclasi?

Le adenilil ciclasi mediano gli effetti degli ormoni o di altre sostanze messaggere dall'esterno della membrana cellulare alle corrispondenti sostanze messaggere all'interno della cellula. Sono le cosiddette liasi, che agiscono come enzimi per rompere legami specifici nelle molecole. Ad esempio, separano i legami P-O (legame tra fosforo e ossigeno).

Il tuo compito è catalizzare la ripartizione dell'ATP nel secondo campo messaggero. Questo viene fatto con l'aiuto delle proteine ​​G. Le proteine ​​G sono responsabili della trasmissione del segnale (trasduzione del segnale) che avviene tra recettori e sistemi di secondo messaggero. Per questo, le adenilil ciclasi hanno determinati domini con una struttura caratteristica, che agiscono come siti di legame per ATP e proteine ​​G.

Questo legame avvia l'effetto catalitico delle ciclasi adeniliche per abbattere l'ATP in mAMP. I piani di costruzione delle diverse ciclasi adeniliche sono diversi. Tuttavia, hanno tutti i domini corrispondenti in comune. Esistono dieci isoenzimi per l'adenilil ciclasi umana, nove dei quali sono legati alla membrana e uno si presenta come proteina citosolica all'interno della cellula in compartimenti.

Funzione, effetto e compiti

Il compito delle adenilil ciclasi è trasmettere segnali dalla membrana cellulare esterna alle sostanze messaggere all'interno della cellula tramite secondi messaggeri. Questo vale per tutti gli esseri viventi eucarioti. Ma l'adenil ciclasi svolge anche un ruolo come trasmettitori di segnali nei batteri procarioti. Le ciclasi adeniliche si dividono in tre classi principali.

La classe I è efficace nei batteri gram-negativi. Le adenilil ciclasi di classe II svolgono un ruolo importante nei batteri patogeni. Dipendono dalla proteina calmodulina dell'organismo ospite infetto. La classe più numerosa (classe III) è rappresentata dalle adenilil ciclasi presenti in tutti gli organismi eucarioti, che mediano gli effetti degli ormoni. A tale scopo, gli ormoni trasmettono segnali dalla membrana cellulare esterna alle sostanze messaggere all'interno della cellula. Queste sostanze messaggere attivano quindi le reazioni biochimiche avviate dagli ormoni.

L'ormone corrispondente si lega al suo recettore, che allo stesso tempo rilascia una certa proteina G. La proteina G a sua volta stimola o inibisce una adenilil ciclasi, che inizia immediatamente a catalizzare la formazione di cAMP da ATP o inibisce la formazione di cAMP. Quando l'ATP viene convertito in cAMP, si forma contemporaneamente un pirofosfato con due gruppi fosfato. Il pirofosfato si scompone immediatamente in due fosfati. Ciò rende impossibile una reazione inversa all'ATP. Le adenilil ciclasi sono quindi regolate dall'influenza delle proteine ​​G. Il cAMP formato ha una varietà di funzioni nell'organismo. Attiva l'enzima proteina chinasi A.

La proteina chinasi A, a sua volta, catalizza la fosforilazione di vari enzimi e quindi interviene per regolare il metabolismo. La fosforilazione attiva o inibisce gli enzimi corrispondenti. Se si tratta di attivazione o inibizione dipende dal particolare enzima. Attraverso l'ormone della catena di reazione, il recettore, il rilascio della proteina G, l'attivazione / inibizione dell'adenil ciclasi, la formazione di cAMP dall'ATP e la stimolazione della proteina chinasi A, l'effetto di alcuni ormoni viene convogliato al sito bersaglio.

Questi ormoni e sostanze messaggere includono glucagone, ACTH, adrenalina, noradrenalina, dopamina, ossitocina, istamina e altri. Oltre ad attivare la proteina chinasi A, il cAMP stimola anche l'espressione genica per alcuni ormoni ed enzimi. Questo vale per gli ormoni, l'ormone paratiroideo, il peptide intestinale vasoattivo (VIP) e la somatostatina, tra gli altri.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Le ciclasi di adenilile si verificano ovunque in natura. Tutte le creature eucariote e alcune procariote usano l'adenilil ciclasi per produrre il diffuso secondo campo messaggero. Negli eucarioti, le adenilil ciclasi si trovano sulla superficie della membrana delle cellule del corpo. Da lì, trasmettono i segnali degli ormoni e di alcune sostanze messaggere alla cellula, dove vengono quindi attivate varie reazioni.

Malattie e disturbi

Una varietà di malattie può derivare da difetti e interferenze nell'intero sistema di trasmissione dei segnali. I cambiamenti genetici nei vari enzimi coinvolti, comprese le adenilil ciclasi, giocano un ruolo importante. Esistono persino teorie che ipotizzano che la maggior parte delle malattie possa essere ricondotta a una trasduzione del segnale errata dalla membrana cellulare all'interno della cellula.

Sia una ridotta che una maggiore trasduzione del segnale dalla superficie cellulare all'interno della cellula hanno valore di malattia. Esempi di questo includono la retinite pigmentosa della malattia degli occhi o il diabete insipido renale Molte malattie endocrinologiche si basano sulla ridotta trasduzione del segnale. Lo stesso vale per l'insufficienza cardiaca. Una maggiore trasduzione del segnale si traduce in valori di cAMP costantemente aumentati. C'è un'eccitazione costante, che si manifesta in varie malattie come l'insufficienza cardiaca o disturbi psicologici.

Oltre allo scompenso cardiaco, possono essere favorite anche malattie come dipendenze (es. Alcolismo), schizofrenia, Alzheimer, asma e altre. È inoltre allo studio l'influenza dei disturbi della trasduzione del segnale sullo sviluppo di malattie come il diabete mellito, l'arteriosclerosi, l'ipertensione o la crescita del tumore. Malattie autoimmuni come la colite ulcerosa possono anche essere dovute a trasduzione del segnale errata. Nel colera viene prodotta una tossina batterica che provoca l'attivazione permanente dell'adenil ciclasi.

Il livello di cAMP è aumentato perché le corrispondenti adenilil ciclasi attivate ormonalmente non sono inibite. Il livello di mAMP aumenta anche nella pertosse (pertosse). Qui manca l'inibizione della proteina G, che è inibitoria per le adenilil ciclasi. Ciò aumenta la concentrazione delle ciclasi adeniliche. Molte modifiche genetiche agli enzimi (compresa l'adenilil ciclasi) possono causare o promuovere malattie.