Adenylyylisyklaasit

Adenylyylisyklaasit lasketaan entsyymiluokkaan lyaaseihin. Heidän tehtävänä on katalysoida syklinen cAMP pilkkomalla P-O-sidokset ATP: stä. Näin toimiessaan ne laukaisevat signaalikaskadin, joka vastaa monista erilaisista organismin prosesseista.

Mikä on adenylyylisyklaasi?

Adennylyylisyklaasit välittävät hormonien tai muiden lähettiaineiden vaikutuksia solukalvon ulkopuolelta vastaaviin solujen sisällä oleviin lähettiaineisiin. Ne ovat ns. Lyaaseja, jotka toimivat entsyymeinä hajottamaan spesifisiä sidoksia molekyyleissä. Esimerkiksi ne jakaa P-O-sidokset (sidos fosforin ja hapen välillä).

Sinun tehtäväsi on katalysoida ATP: n erittely toiseksi messenger cAMP: ksi. Tämä tehdään G-proteiinien avulla. G-proteiinit ovat vastuussa signaalin siirrosta (signaalin siirtämisestä), joka tapahtuu reseptoreiden ja toisen viestijärjestelmän välillä. Tätä varten adenylyylisyklaaseilla on tiettyjä domeeneja, joilla on ominainen rakenne, jotka toimivat sitoutumiskohdina ATP- ja G-proteiineille.

Tämä sidos käynnistää adenylyylisyklaasien katalyyttisen vaikutuksen ATP: n hajottamiseksi mAMP: ksi. Eri adenylyylisyklaasien rakennesuunnitelmat ovat erilaisia. Niillä kaikilla on kuitenkin vastaavat verkkotunnukset. Ihmisen adenylyylisyklaaseille on kymmenen isoentsyymiä, joista yhdeksän on sitoutunut membraaniin ja yksi esiintyy sytosolisena proteiinina osastossa olevan solun sisällä.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Adennylyylisyklaasien tehtävänä on välittää signaaleja solun ulkoisesta kalvosta solun sisällä oleville lähettiaineille toisten lähettilaisten kautta. Tämä koskee kaikkia eukaryoottisia eläviä olentoja. Mutta adenylyylisyklaaseilla on myös rooli signaalien välittäjinä prokaryoottisissa bakteereissa. Adennylyylisyklaasit jaetaan kolmeen pääluokkaan.

Luokka I on tehokas gram-negatiivisissa bakteereissa. Luokan II adenylyylisyklaaseilla on tärkeä rooli sairauksia aiheuttavissa bakteereissa. Ne ovat riippuvaisia ​​tartunnan saaneen isäntäorganismin proteiinikaloduliinista. Suurinta luokkaa (luokka III) edustavat kaikissa eukaryoottisissa organismeissa esiintyvät adenylyylisyklaasit, joissa ne välittävät hormonien vaikutuksia. Tätä tarkoitusta varten hormonit välittävät signaaleja solun ulkokalvosta solun sisällä oleville lähettiaineille. Nämä lähettiaineet laukaisevat sitten biokemialliset reaktiot, jotka hormonit käynnistävät.

Vastaava hormoni sitoutuu reseptoriinsa, joka samalla vapauttaa tietyn G-proteiinin. G-proteiini puolestaan ​​stimuloi tai estää adenylyylisyklaasia, joka alkaa välittömästi katalysoida cAMP: n muodostumista ATP: stä tai estää cAMP: n muodostumista. Kun ATP muutetaan cAMP: ksi, muodostuu samanaikaisesti pyrofosfaatti, jossa on kaksi fosfaattiryhmää. Pyrofosfaatti hajoaa välittömästi kahdeksi fosfaatiksi. Tämä tekee käänteisen reaktion ATP: hen mahdotonta. Siksi adenylyylisyklaaseja säätelee G-proteiinien vaikutus. Muodostuneella cAMP: lla on monenlaisia ​​toimintoja organismissa. Se aktivoi entsyymiproteiinikinaasi A: ta.

Proteiinikinaasi A puolestaan ​​katalysoi eri entsyymien fosforylaatiota ja osallistuu sen vuoksi aineenvaihdunnan säätelemiseen. Fosforylaatio aktivoi tai estää vastaavat entsyymit. Riippuu siitä, tuleeko aktivaatio tai estäminen tietystä entsyymistä. Reaktioketjuhormonin, reseptorin, G-proteiinin vapautumisen, adenylyylisyklaasin aktivoinnin / estämisen, cAMP: n muodostumisen ATP: stä ja proteiinikinaasi A: n stimulaation kautta tiettyjen hormonien vaikutus välitetään kohdekohtaan.

Nämä hormonit ja lähettiaineet sisältävät glukagonin, ACTH: n, adrenaliinin, noradrenaliinin, dopamiinin, oksitosiinin, histamiinin ja muut. Proteiinikinaasi A: n aktivoinnin lisäksi cAMP stimuloi myös joidenkin hormonien ja entsyymien geeniekspressiota. Tämä koskee muun muassa lisäkilpirauhashormonia, vasoaktiivista suolistopeptidiä (VIP) ja somatostatiinia.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Adenylyylisyklaaseja esiintyy kaikkialla luonnossa. Kaikki eukaryoottiset ja jotkut prokaryoottiset olennot käyttävät adenylyylisyklaaseja laajalle levinneen toisen lähetti-cAMP: n tuottamiseksi. Eukaryooteissa adenylyylisyklaasit sijaitsevat kehon solujen membraanipinnalla. Sieltä he välittävät hormonien ja tiettyjen lähettiaineiden signaalit soluun, missä sitten käynnistyvät erilaiset reaktiot.

Sairaudet ja häiriöt

Koko signaalien siirtojärjestelmän virheistä ja häiriöistä voi johtua erilaisia ​​sairauksia. Geneettisillä muutoksilla erilaisissa mukana olevissa entsyymeissä, mukaan lukien adenylyylisyklaasit, on tärkeä rooli. On jopa teorioita, joiden mukaan useimmat sairaudet voidaan jäljittää virheelliseen signaalin siirtoon solukalvosta solun sisäpuolelle.

Sekä vähentynyt että lisääntynyt signaalin siirto solun pinnalta solun sisäpuolelle ovat sairausarvoja. Esimerkkejä tästä ovat silmätauti pigmentosa retinitis tai munuaisdiabetes insipidus.Monat endokrinologiset sairaudet perustuvat vähentyneeseen signaalinsiirtoon. Sama pätee sydämen vajaatoimintaan. Lisääntynyt signaalinsiirto johtaa pysyvästi kasvaneisiin cAMP-arvoihin. Jännitystä esiintyy jatkuvasti, mikä ilmenee monissa sairauksissa, kuten sydämen vajaatoiminnassa tai psykologisissa häiriöissä.

Sydämen vajaatoiminnan lisäksi voidaan suosia sairauksia, kuten riippuvuudet (esim. Alkoholismi), skitsofrenia, Alzheimerin tauti, astma ja muut. Signaalinsiirtohäiriöiden vaikutusta sairauksien, kuten diabetes mellituksen, arterioskleroosin, korkean verenpaineen tai kasvaimen kasvuun, kehitykseen myös tutkitaan. Autoimmuunisairaudet, kuten haavainen koliitti, voivat johtua myös viallisesta signaalinsiirrosta. Kolerassa muodostuu bakteeritoksiini, joka aiheuttaa adenylyylisyklaasin pysyvän aktivoitumisen.

CAMP-taso nousee, koska vastaavia hormonaalisesti aktivoituja adenylyylisyklaaseja ei inhiboida. MAMP-taso nousee myös läkkärässä (hinkuyske). Tässä puuttuu G-proteiinin inhibitio, joka estää adenylyylisyklaaseja. Tämä lisää adenylyylisyklaasien konsentraatiota. Monet entsyymien geneettiset muutokset (mukaan lukien adenylyylisyklaasit) voivat aiheuttaa tai edistää sairauksia.