Adenil-ciklaze

Adenil-ciklaze računati kao enzimska klasa do liza. Njihov je zadatak katalizirati ciklički cAMP cijepanjem P-O veza s ATP-a. Pri tome pokreću signalnu kaskadu koja je odgovorna za mnogo različitih procesa u organizmu.

Što je adenilil ciklaza?

Adenil-ciklaze posreduju učinke hormona ili drugih glasničkih tvari s vanjske strane stanične membrane na odgovarajuće glasničke tvari unutar stanice. To su takozvane lize, koje djeluju kao enzimi za razbijanje specifičnih veza u molekulama. Na primjer, oni su podijelili P-O veze (veza između fosfora i kisika).

Vaš je zadatak katalizirati raspad ATP-a na drugi messer cAMP. To se događa uz pomoć G proteina. G proteini su odgovorni za prijenos signala (transdukcija signala) koji se odvija između receptora i sustava drugog glasnika. Za to, adenilil ciklaze imaju određene domene s karakterističnom strukturom, koje djeluju kao mjesta vezanja za ATP i G proteine.

Ta veza pokreće katalitički učinak adenilil ciklaza na razgradnju ATP-a na mAMP. Građevinski planovi različitih adilililnih ciklaza različiti su. Međutim, sve imaju zajedničke domene. Postoji deset izoenzima za humane adenilil ciklaze, od kojih je devet vezano na membranu, a jedan se pojavljuje kao citosolni protein unutar stanice u odjeljcima.

Funkcija, efekt i zadaće

Zadaća adenilil ciklaza je prenošenje signala iz vanjske ćelijske membrane do glasničkih tvari unutar stanice putem drugih glasnika. To se odnosi na sva eukariotska živa bića. No, adenil-ciklaze također igraju ulogu predajnika signala u prokariotskim bakterijama. Adenilna ciklaza podijeljena je u tri glavna razreda.

Klasa I je učinkovita u gram-negativnim bakterijama. Adenilil ciklaze klase II igraju glavnu ulogu u bakterijama koje izazivaju bolest. Oni su ovisni o proteinskom kalmodulinu inficiranog organizma domaćina. Najveću klasu (klasa III) predstavljaju adenilil ciklaze koje se javljaju u svim eukariotskim organizmima, gdje oni posreduju učinke hormona. U tu svrhu, hormoni prenose signale iz vanjske stanične membrane do glasničkih tvari unutar stanice. Te glasničke tvari tada pokreću biokemijske reakcije koje iniciraju hormoni.

Odgovarajući hormon veže se na njegov receptor, koji istodobno oslobađa određeni G protein. G protein zauzvrat stimulira ili inhibira adenilil ciklazu koja odmah počinje katalizirati stvaranje cAMP-a iz ATP-a ili inhibira stvaranje cAMP-a. Kad se ATP pretvori u cAMP, istovremeno nastaje pirofosfat s dvije fosfatne skupine. Pirofosfat se odmah raspada na dva fosfata. To onemogućuje obrnutu reakciju na ATP. Adenil-ciklaze su stoga regulirane utjecajem G proteina. Nastali cAMP ima u organizmu različite funkcije. Aktivira enzim protein kinazu A.

Protein kinaza A, zauzvrat, katalizira fosforilaciju različitih enzima i stoga intervenira u regulaciji metabolizma. Fosforilacija aktivira ili inhibira odgovarajuće enzime. Da li je u pitanju aktivacija ili inhibicija, ovisi o konkretnom enzimu. Preko hormona reakcijskog lanca, receptora, oslobađanja G-proteina, aktiviranja / inhibicije adenil-ciklaze, stvaranja cAMP-a iz ATP-a i stimulacije proteinske kinaze A, učinak određenih hormona prenosi se na ciljano mjesto.

Ti hormonski i glasnički sastojci uključuju glukagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oksitocin, histamin i druge. Pored aktiviranja protein kinaze A, cAMP također potiče ekspresiju gena za neke hormone i enzime. Ovo se, između ostalog, odnosi na hormone paratireoide, vazoaktivni crijevni peptid (VIP) i somatostatin.

Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti

Adenil-ciklaze javljaju se svuda u prirodi. Sva eukariotska i neka prokariotska bića koriste adenilil ciklaze za proizvodnju široko rasprostranjenog drugog glasnika cAMP. Kod eukariota adenil-ciklaze nalaze se na membranskoj površini tjelesnih stanica. Odatle prenose signale iz hormona i određenih glasnika u stanicu, gdje se tada pokreću razne reakcije.

Bolesti i poremećaji

Razne bolesti mogu nastati zbog oštećenja i smetnji u cijelom prijenosnom sustavu radi signala. Genetske promjene u različitim uključenim enzimima, uključujući adenil-ciklazu, igraju glavnu ulogu. Postoje čak i teorije koje pretpostavljaju da se većina bolesti može pratiti do neispravne transdukcije signala iz stanične membrane u unutrašnjost stanice.

I smanjena i povećana transdukcija signala sa stanične površine u stanicu unutrašnjosti imaju vrijednost bolesti. Primjeri toga uključuju retinitis pigmentosa očne bolesti ili bubrežni dijabetes insipidus. Mnoge endokrinološke bolesti temelje se na smanjenoj transdukciji signala. Isto vrijedi i za zatajenje srca. Pojačana transdukcija signala rezultira trajno povećanim vrijednostima cAMP. Stalno je uzbuđenje, koje se očituje u raznim bolestima kao što su zatajenje srca ili psihološki poremećaji.

Osim zatajenja srca, pogoduju se i bolesti poput ovisnosti (npr. Alkoholizam), šizofrenije, Alzheimerove bolesti, astme i drugih. Istražuje se i utjecaj poremećaja transdukcije signala na razvoj bolesti poput dijabetes melitusa, arterioskleroze, visokog krvnog tlaka ili rasta tumora. Autoimune bolesti poput ulceroznog kolitisa mogu također biti posljedica neispravne transdukcije signala. U koleri se stvara bakterijski toksin koji uzrokuje trajnu aktivaciju adenil-ciklaze.

Razina cAMP se povećava, jer odgovarajuće hormonski aktivirane adililil ciklaze nisu inhibirane. Razina mAMP se također povećava kod kukastog kašlja (pertussis). Ovdje nedostaje inhibicija G proteina, koji je inhibitor adenilil ciklaze. To povećava koncentraciju adenil-ciklaza. Mnoge genetske promjene enzima (uključujući adenil-ciklaze) mogu uzrokovati ili promovirati bolesti.