Adenylylcyklázy

Adenylylcyklázy sa počíta ako trieda enzýmov pre lyázy. Ich úlohou je katalyzovať cyklický cAMP štiepením P-O väzieb z ATP. Pritom spúšťajú signálnu kaskádu, ktorá je zodpovedná za mnoho rôznych procesov v organizme.

Čo je to adenylylcykláza?

Adenylylcyklázy sprostredkujú účinky hormónov alebo iných mediátorov z vonkajšej strany bunkovej membrány na zodpovedajúce mediátory vo vnútri bunky. Sú to takzvané lyázy, ktoré pôsobia ako enzýmy na prerušenie špecifických väzieb v molekulách. Napríklad rozdeľujú väzby P-O (väzba medzi fosforom a kyslíkom).

Vašou úlohou je katalyzovať rozpad ATP na druhý messenger cAMP. Toto sa uskutočňuje pomocou G proteínov. G proteíny sú zodpovedné za prenos signálu (prenos signálu), ktorý sa uskutočňuje medzi receptormi a systémami druhého posla. Preto majú adenylylcyklázy určité domény s charakteristickou štruktúrou, ktoré pôsobia ako väzobné miesta pre proteíny ATP a G.

Táto väzba iniciuje katalytický účinok adenylylcykláz na štiepenie ATP na mAMP. Konštrukčné plány rôznych adenylylcykláz sú rôzne. Všetky však majú spoločné domény spoločné. Pre ľudské adenylylcyklázy existuje desať izoenzýmov, z ktorých deväť je naviazaných na membránu a jedna sa vyskytuje ako cytosolický proteín vo vnútri buniek v kompartmentoch.

Funkcia, účinok a úlohy

Úlohou adenylylcykláz je prenášať signály z vonkajšej bunkovej membrány do messengerových látok vo vnútri bunky prostredníctvom druhých messengerov. Platí to pre všetky eukaryotické živé bytosti. Ale adenylylcyklázy tiež hrajú úlohu ako prenášače signálu v prokaryotických baktériách. Adenylylcyklázy sú rozdelené do troch hlavných tried.

Trieda I je účinná v gramnegatívnych baktériách. Adenylylcyklázy triedy II hrajú hlavnú úlohu v baktériách spôsobujúcich ochorenie. Závisia od proteínového kalmodulínu infikovaného hostiteľského organizmu. Najväčšiu triedu (trieda III) predstavujú adenylylcyklázy, ktoré sa vyskytujú vo všetkých eukaryotických organizmoch a sprostredkúvajú účinky hormónov. Na tento účel hormóny prenášajú signály z vonkajšej bunkovej membrány do messengerových látok vo vnútri bunky. Tieto messengerové látky potom spúšťajú biochemické reakcie, ktoré sú iniciované hormónmi.

Zodpovedajúci hormón sa viaže na svoj receptor, ktorý súčasne uvoľňuje určitý G proteín. G proteín naopak stimuluje alebo inhibuje adenylylcyklázu, ktorá okamžite začína katalyzovať tvorbu cAMP z ATP alebo inhibuje tvorbu cAMP. Keď sa ATP konvertuje na cAMP, vytvára sa súčasne pyrofosfát s dvoma fosfátovými skupinami. Pyrofosfát sa okamžite rozloží na dva fosforečnany. To znemožňuje spätnú reakciu na ATP. Adenylylcyklázy sú preto regulované pôsobením G proteínov. Vytvorený cAMP má v organizme rôzne funkcie. Aktivuje enzým proteínkinázu A.

Proteínkináza A zase katalyzuje fosforyláciu rôznych enzýmov, a preto zasahuje do regulovania metabolizmu. Fosforylácia aktivuje alebo inhibuje zodpovedajúce enzýmy. To, či ide o aktiváciu alebo inhibíciu, závisí od konkrétneho enzýmu. Prostredníctvom hormónu reakčného reťazca, receptora, uvoľňovania G-proteínu, aktivácie / inhibície adenylylcyklázy, tvorby cAMP z ATP a stimulácie proteínkinázy A sa účinok určitých hormónov prenáša na cieľové miesto.

Tieto hormóny a messengerové látky zahŕňajú glukagón, ACTH, adrenalín, noradrenalín, dopamín, oxytocín, histamín a ďalšie. Okrem aktivácie proteínkinázy A stimuluje cAMP génovú expresiu niektorých hormónov a enzýmov. To sa týka okrem iného hormónov paratyroidného hormónu, vazoaktívneho intestinálneho peptidu (VIP) a somatostatínu.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Adenylylcyklázy sa vyskytujú všade v prírode. Všetky eukaryotické a niektoré prokaryotické tvory používajú adenylylcyklázy na výrobu rozšíreného druhého mediátora cAMP. V eukaryotoch sú adenylylcyklázy umiestnené na membránovom povrchu buniek tela. Odtiaľto prenášajú signály z hormónov a niektorých poslových látok do bunky, kde sa potom spúšťajú rôzne reakcie.

Choroby a poruchy

Vady a interferencie v celom prenosovom systéme pre signály môžu vzniknúť rôzne choroby. Hlavnú úlohu zohrávajú genetické zmeny v rôznych zahrnutých enzýmoch, vrátane adenylylcykláz. Existujú dokonca teórie, ktoré predpokladajú, že väčšina chorôb možno vysledovať späť k chybnému prenosu signálu z bunkovej membrány do vnútra bunky.

Znížená aj zvýšená transdukcia signálu z povrchu bunky do vnútra bunky má hodnotu ochorenia. Medzi príklady patrí retinitída pigmentových očných chorôb alebo insipidus obličiek a mnoho endokrinologických chorôb je založené na zníženej transdukcii signálu. To isté platí pre zlyhanie srdca. Zvýšená transdukcia signálu vedie k trvalo zvýšeným hodnotám cAMP. Neustále je vzrušenie, ktoré sa prejavuje rôznymi chorobami, ako sú zlyhanie srdca alebo psychologické poruchy.

Okrem srdcového zlyhania môžu byť uprednostňované aj choroby, ako sú závislosť (napríklad alkoholizmus), schizofrénia, Alzheimerova choroba, astma a ďalšie. Skúma sa aj vplyv porúch prenosu signálu na vývoj chorôb, ako je diabetes mellitus, artérioskleróza, vysoký krvný tlak alebo rast nádoru. Autoimunitné ochorenia, ako je ulceratívna kolitída, môžu byť tiež spôsobené chybnou transdukciou signálu. Pri cholere sa vytvára bakteriálny toxín, ktorý spôsobuje trvalú aktiváciu adenylylcyklázy.

Hladina cAMP je zvýšená, pretože zodpovedajúce hormonálne aktivované adenylylcyklázy nie sú inhibované. Hladina mAMP sa zvyšuje aj pri čiernom kašli (čierny kašeľ). Chýba tu inhibícia G proteínu, ktorý inhibuje adenylylcyklázy. To zvyšuje koncentráciu adenylylcykláz. Mnohé genetické zmeny v enzýmoch (vrátane adenylylcykláz) môžu spôsobiť alebo podporovať choroby.