Adenylylcyklázy patria do triedy lyáz enzýmy. Ich funkciou je katalyzovať cyklický cAMP štiepením väzieb PO z ATP. Pri tom spúšťajú signalizačnú kaskádu, ktorá je zodpovedná za mnoho rôznych procesov v organizme.
Čo je to adenylylcykláza?
Adenylylcyklázy sprostredkovávajú účinky hormóny alebo iní poslovia zvonku bunková membrána zodpovedajúcim poslom vo vnútri bunky. Sú to takzvané lyázy, ktoré sú enzýmy ktoré štiepia špecifické väzby v molekuly. Napríklad štiepia väzby PO (väzba medzi fosfor a kyslík). Ich úlohou je katalyzovať rozpad ATP na druhý messenger cAMP. To sa deje pomocou G proteíny, G proteíny sú zodpovedné za signálne prenosy, ktoré sa uskutočňujú medzi receptormi a systémami druhého posla. Na tento účel majú adenylylcyklázy určité domény s charakteristickou štruktúrou, ktoré pôsobia ako väzbové miesta pre ATP a G proteíny. Táto väzba iniciuje katalytický účinok adenylylcykláz na degradáciu ATP na mAMP. Plány rôznych adenylylcykláz sú rôzne. Všetky majú však spoločné príslušné domény. Pre ľudské adenylylcyklázy existuje desať izoenzýmov, z ktorých deväť je viazaných na membránu a jeden z nich sa vyskytuje ako cytosolický proteín vo vnútri bunky v kompartmentoch.
Funkcia, činnosť a roly
Funkciou adenylylcykláz je prenos signálov z vonkajšej strany bunková membrána cez druhých poslov k poslom vo vnútri bunky. To platí pre všetky eukaryotické organizmy. Adenylylcyklázy však tiež hrajú úlohu signálnych prevodníkov v prokaryotických látkach baktérie. Adenylylcyklázy sú teda rozdelené do troch hlavných tried. Trieda I je účinná pri gramnegatívnych baktérie. Adenylylcyklázy triedy II hrajú hlavnú úlohu v patogénnych látkach baktérie. Závisia od bielkoviny kalmodulínu infikovaného hostiteľského organizmu. Najväčšiu triedu (trieda III) predstavujú adenylylcyklázy nachádzajúce sa vo všetkých eukaryotických organizmoch. Tu sprostredkujú pôsobenie hormóny. To zahŕňa prenos signálu z hormóny z vonkajšej bunková membrána na poslové látky vo vnútri bunky. Tieto nosné látky potom spúšťajú biochemické reakcie iniciované hormónmi. V tomto procese sa zodpovedajúci hormón viaže na svoj receptor, ktorý súčasne uvoľňuje špecifický G proteín. G proteín zase stimuluje alebo inhibuje adenylylcyklázu, ktorá okamžite začne katalyzovať tvorbu cAMP z ATP alebo inhibuje tvorbu cAMP. Počas premeny ATP na cAMP bol pyrofosfát dvoma fosfát skupiny sa tvoria súčasne. Pyrofosfát sa okamžite rozpadne na dva fosfáty. To znemožňuje spätnú reakciu na ATP. Regulácia adenylylcykláz teda nastáva vplyvom G proteínov. Vytvorený cAMP má v organizme viac funkcií. Aktivuje enzým proteínkinázu A. Proteínkináza A zase katalyzuje fosforyláciu rôznych látok enzýmy a preto zasahuje do metabolizmu regulačným spôsobom. Fosforylácia aktivuje alebo inhibuje zodpovedajúce enzýmy. To, či dôjde k aktivácii alebo inhibícii, závisí od príslušných enzýmov. Teda prostredníctvom hormónu reakčného reťazca, receptora, uvoľňovania G-proteínu, aktivácie / inhibície adenylylcyklázy, tvorby cAMP z ATP a stimulácie proteínkinázy A je sprostredkovaná pôsobenie určitých hormónov na cieľové miesto. Medzi tieto hormóny a poslov patria glukagón, ACTH, adrenalín, noradrenalínu, dopamín, oxytocín, histamín, a ďalšie. Okrem aktivácie proteínkinázy A cAMP tiež stimuluje gen expresia pre niektoré hormóny a enzýmy. To platí pre hormóny paratyroidný hormónvazoaktívny črevný peptid (VIP) alebo somatostatín, Medzi ostatnými.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Adenylylcyklázy sa vyskytujú všade v živej prírode. Všetky eukaryotické a niektoré prokaryotické organizmy používajú adenylylcyklázy na výrobu spoločného druhého messenger cAMP. U eukaryotov sú adenylylcyklázy umiestnené na povrchu membrány somatických buniek. Odtiaľ prenášajú signály z hormónov a určitých poslov do bunky, kde sa potom iniciujú rôzne reakcie.
Choroby a poruchy
Poruchy a poruchy v celom prenosovom systéme signálov môžu spôsobiť širokú škálu chorôb. Dôležitú úlohu zohrávajú genetické zmeny v rôznych zapojených enzýmoch, vrátane adenylylcyláz. Existujú dokonca teórie, ktoré predpokladajú, že väčšina chorôb je spôsobená chybným prenosom signálu z bunkovej membrány do vnútra bunky. Znížená aj zvýšená transdukcia signálu z povrchu bunky do vnútra bunky má hodnotu choroby. Príklady zahŕňajú ochorenie očí retinitis pigmentosa alebo obličkové cukrovka insipidus. Mnoho endokrinologických chorôb je založených na zníženej signálnej transdukcii. To isté platí pre srdce zlyhanie. So zvýšenou signálnou transdukciou dochádza k trvale zvýšeným hladinám cAMP. To má za následok neustále vzrušenie, ktoré sa prejavuje rôznymi chorobami ako napr srdce zlyhanie alebo psychologické poruchy. Okrem tohoto srdce zlyhanie, také choroby ako závislosti (napr. alkoholizmus), schizofrénie, Alzheimerova choroba choroba, astma a ďalšie môžu byť zvýhodnené. Vplyv porúch prenosu signálu na vývoj chorôb, ako je napr cukrovka melitus, artérioskleróza, vysoký tlak alebo sa tiež skúma rast nádoru. Autoimunitné ochorenia ako ulcerózna kolitída môže byť tiež spôsobená chybným prenosom signálu. V cholerasa produkuje bakteriálny toxín, ktorý spôsobuje trvalú aktiváciu adenylyl cyklázy. Hladina cAMP je preto zvýšená, pretože zodpovedajúce hormonálne aktivované adenylylcyklázy nie sú inhibované. Úroveň mAMP je tiež zvýšená pri čiernom kašli. Tu chýba inhibícia G proteínu, ktorý je inhibičný pre adenylylcyklázy. V dôsledku toho koncentrácie adenylylcykláz sa zvyšuje. Mnoho genetických zmien v enzýmoch (vrátane adenylylcykláz) môže tiež spôsobiť alebo podporiť ochorenie.
