Adenilil ciklaze spadaju u lijaze kao klasa enzimi. Njihova je funkcija katalizirati ciklički cAMP cijepanjem PO veza iz ATP. Pritom pokreću signalnu kaskadu koja je odgovorna za mnoge različite procese u organizmu.
Što je adenilil ciklaza?
Adenilil ciklaze posreduju u učincima hormoni ili drugih glasnika s vanjske strane stanična membrana odgovarajućim glasnicima unutar ćelije. To su takozvane lijaze, koje su enzimi koji razdvajaju specifične veze molekule. Na primjer, oni cijepaju PO veze (veza između fosfor i kisik). Njihov je zadatak katalizirati razgradnju ATP-a na drugi messenger cAMP. To se radi uz pomoć G proteini, G proteini odgovorni su za signalne transdukcije koje se odvijaju između receptora i sustava drugog glasnika. U tu svrhu adenilil ciklaze imaju određene domene s karakterističnom strukturom, koje djeluju kao mjesta vezivanja za ATP i G proteini. Ovo vezanje započinje katalitičko djelovanje adenilil ciklaza da razgradi ATP do mAMP. Nacrti različitih adenilil ciklaza su različiti. Međutim, svima su zajedničke odgovarajuće domene. Za humane adenilil ciklaze postoji deset izoenzima, od kojih je devet vezano za membranu, a jedan se javlja kao citosolni protein unutar stanice u odjeljcima.
Funkcija, radnja i uloge
Funkcija adenilil ciklaza je prijenos signala s vanjske strane stanična membrana putem drugih glasnika do glasnika unutar ćelije. To vrijedi za sve eukariotske organizme. Međutim, adenilil ciklaze također igraju ulogu kao pretvarači signala kod prokariota bakterija. Dakle, adenilil ciklaze podijeljene su u tri glavne klase. Klasa I djelotvorna je kod gram-negativnih bakterija. Adenilil ciklaze klase II imaju glavnu ulogu u patogenima bakterija. Ovise o proteinu kalmodulinu zaraženog organizma domaćina. Najveću klasu (klasa III) predstavljaju adenilil ciklaze koje se nalaze u svim eukariotskim organizmima. Ovdje posreduju u akciji hormoni. To uključuje prijenos signala iz hormoni s vanjske stanična membrana na glasničke tvari unutar stanice. Te tvari glasnice tada pokreću biokemijske reakcije koje pokreću hormoni. U tom se procesu odgovarajući hormon veže za svoj receptor, koji istovremeno oslobađa specifični G protein. G protein zauzvrat stimulira ili inhibira adenilil ciklazu, koja odmah počinje katalizirati stvaranje cAMP iz ATP ili inhibira stvaranje cAMP. Tijekom konverzije ATP u cAMP, pirofosfat s dva fosfat grupe formira se istovremeno. Pirofosfat se odmah razgrađuje na dva fosfata. To onemogućava reakciju leđa na ATP. Dakle, regulacija adenilil ciklaza događa se utjecajem G proteina. Stvoreni cAMP ima višestruke funkcije u organizmu. Aktivira enzim protein kinazu A. Protein kinaza A zauzvrat katalizira fosforilaciju različitih enzimi te stoga regulatorno intervenira u metabolizmu. Fosforilacija aktivira ili inhibira odgovarajuće enzime. Hoće li se aktivirati ili inhibirati ovisi o odgovarajućim enzimima. Dakle, putem hormona reakcijskog lanca, receptora, oslobađanja G-proteina, aktivacije / inhibicije adenilil-ciklaze, stvaranja cAMP iz ATP-a i stimulacije protein-kinaze A, djelovanje određenih hormona posreduje se na ciljno mjesto. Ti hormoni i glasnici uključuju glukagon, ACTH, epinefrin, norepinefrin, dopamin, oksitocin, histamin, i drugi. Osim što aktivira protein kinazu A, cAMP također stimulira gen izraz za neke hormone i enzime. To vrijedi za hormone paratiroidni hormon, vazoaktivni crijevni peptid (VIP), ili somatostatina, Među ostalima.
Formiranje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
Adenilil ciklaze nalaze se posvuda u živoj prirodi. Svi eukariotski i neki prokariontski organizmi koriste adenilil ciklaze kako bi proizveli uobičajeni cAMP drugog glasnika. U eukariota su adenilil ciklaze smještene na površini membrane somatskih stanica. Odatle prenose signale hormona i određenih glasnika u stanicu, gdje se tada pokreću razne reakcije.
Bolesti i poremećaji
Defekti i poremećaji u cijelom sustavu prijenosa signala mogu uzrokovati širok spektar bolesti. Genetičke promjene u različitim uključenim enzimima, uključujući adenilil ciklaze, igraju glavnu ulogu. Postoje čak i teorije koje pretpostavljaju da je većina bolesti posljedica neispravne transdukcije signala iz stanične membrane u staničnu unutrašnjost. I smanjena i povećana transdukcija signala s površine stanice u unutrašnjost stanice imaju vrijednost bolesti. Primjeri uključuju očnu bolest retinitis pigmentosa ili bubrežne dijabetes insipidus. Mnoge endokrinološke bolesti temelje se na smanjenoj transdukciji signala. Isto vrijedi i za srce neuspjeh. S povećanom transdukcijom signala javljaju se trajno povišene razine cAMP. To rezultira stalnim uznemirenjem, što se očituje u raznim bolestima kao što su srce neuspjeh ili psihološki poremećaji. Pored toga srce neuspjeh, takve bolesti kao što su ovisnosti (npr. alkoholizam), shizofrenija, Alzheimerova bolesti, astma a drugima se može favorizirati. Utjecaj poremećaja prijenosa signala na razvoj bolesti kao što su dijabetes bolest, arterioskleroza, hipertenzija ili se također istražuje rast tumora. autoimune bolesti kao što ulcerozni kolitis može biti i zbog neispravne transdukcije signala. U kolera, nastaje bakterijski toksin koji uzrokuje trajnu aktivaciju adenilil ciklaze. Stoga je razina cAMP povišena jer odgovarajuće hormonski aktivirane adenilil ciklaze nisu inhibirane. Razina mAMP-a također je povišena kod pertusisa. Ovdje nema inhibicije G proteina, koji je inhibitor za adenilil ciklaze. Kao rezultat, koncentracija adenilil ciklaza povećava. Mnoge genetske promjene u enzimima (uključujući adenilil ciklaze) također mogu uzrokovati ili promovirati bolest.
