Adenylylcyklázy patří do třídy lyáz jako třídy enzymy. Jejich funkcí je katalyzovat cyklický cAMP štěpením vazeb PO z ATP. Přitom spouští signalizační kaskádu, která je zodpovědná za mnoho různých procesů v organismu.
Co je to adenylylcykláza?
Adenylylcyklázy zprostředkovávají účinky hormonů nebo jiní poslové z vnějšku buněčná membrána odpovídajícím poslům uvnitř buňky. Jsou to takzvané lyázy, které jsou enzymy které štěpí specifické vazby molekuly. Například štěpí vazby PO (vazba mezi fosfor a kyslík). Jejich úkolem je katalyzovat rozpad ATP na druhý messenger cAMP. To se provádí pomocí G Proteinů. G Proteinů jsou odpovědné za signální transdukce, ke kterým dochází mezi receptory a systémy druhého posla. Za tímto účelem mají adenylylcyklázy určité domény s charakteristickou strukturou, které působí jako vazebná místa pro ATP a G Proteinů. Tato vazba iniciuje katalytický účinek adenylylcykláz k degradaci ATP na mAMP. Plány různých adenylylcykláz jsou různé. Všechny však mají společné odpovídající domény. Pro lidské adenylylcyklázy existuje deset izozymů, z nichž devět je vázáno na membránu a jeden z nich se vyskytuje jako cytosolický protein uvnitř buňky v kompartmentech.
Funkce, akce a role
Funkcí adenylylcykláz je přenos signálů z vnějšku buněčná membrána přes druhé posly k poslům uvnitř buňky. To platí pro všechny eukaryotické organismy. Adenylylcyklázy však také hrají roli jako signální převodníky u prokaryotik bakterie. Adenylylcyklázy jsou tedy rozděleny do tří hlavních tříd. Třída I je účinná v gramnegativních bakterie. Adenylylcyklázy třídy II hrají hlavní roli v patogenních bakterie. Jsou závislé na proteinovém kalmodulinu infikovaného hostitelského organismu. Největší třídu (třída III) představují adenylylcyklázy vyskytující se ve všech eukaryotických organismech. Tady zprostředkovávají akci hormonů. To zahrnuje přenos signálu z hormonů z vnějšku buněčná membrána k látkám posla uvnitř buňky. Tyto nosné látky potom spouštějí biochemické reakce iniciované hormony. V tomto procesu se odpovídající hormon váže na svůj receptor, který současně uvolňuje specifický G protein. G protein zase stimuluje nebo inhibuje adenylylcyklázu, která okamžitě začíná katalyzovat tvorbu cAMP z ATP nebo inhibuje tvorbu cAMP. Během přeměny ATP na cAMP, pyrofosfát se dvěma fosfát skupiny se tvoří současně. Pyrofosfát se okamžitě rozpadá na dva fosfáty. To znemožňuje zpětnou reakci na ATP. Regulace adenylylcykláz tedy probíhá působením G proteinů. Vytvořený cAMP má v organismu více funkcí. Aktivuje enzymovou proteinkinázu A. Proteinkináza A zase katalyzuje fosforylaci různých látek enzymy a proto zasahuje do metabolismu regulačním způsobem. Fosforylace aktivuje nebo inhibuje odpovídající enzymy. To, zda dojde k aktivaci nebo inhibici, závisí na příslušných enzymech. Prostřednictvím hormonu reakčního řetězce, receptoru, uvolňování G-proteinu, aktivace / inhibice adenylylcyklázy, tvorby cAMP z ATP a stimulace proteinkinázy A je tedy působení určitých hormonů zprostředkováno do cílového místa. Mezi tyto hormony a posly patří glukagon, ACTHepinefrin, noradrenalinu, dopamin, oxytocin, histamin, a další. Kromě aktivace proteinkinázy A cAMP také stimuluje gen výraz pro některé hormony a enzymy. To platí pro hormony parathormonuvazoaktivní intestinální peptid (VIP) nebo somatostatin, mezi ostatními.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Adenylylcyklázy se vyskytují všude v živé přírodě. Všechny eukaryotické a některé prokaryotické organismy používají k produkci společného druhého posla cAMP adenylylcyklázy. U eukaryot se adenylylcyklázy nacházejí na povrchu membrány somatických buněk. Odtud přenášejí signály z hormonů a určitých poslů do buňky, kde jsou poté zahájeny různé reakce.
Nemoci a poruchy
Poruchy a poruchy v celém přenosovém systému signálů mohou způsobit širokou škálu onemocnění. Hlavní roli hrají genetické změny v různých zúčastněných enzymech, včetně adenylylcykláz. Existují dokonce teorie, které předpokládají, že většina nemocí je způsobena vadnou signální transdukcí z buněčné membrány do buněčného vnitřku. Snížená i zvýšená transdukce signálu z povrchu buňky do vnitřku buňky má hodnotu onemocnění. Mezi příklady patří oční onemocnění retinitis pigmentosa nebo ledvin cukrovka insipidus. Mnoho endokrinologických onemocnění je založeno na snížené signální transdukci. Totéž platí pro srdce selhání. Se zvýšenou transdukcí signálu dochází k trvale zvýšeným hladinám cAMP. Výsledkem je neustálý neklid, který se projevuje různými chorobami, jako je srdce selhání nebo psychologické poruchy. Navíc srdce selhání, nemoci jako závislosti (např. alkoholismus), schizofrenie, Alzheimerova choroba choroba, astma a další mohou být zvýhodněni. Vliv poruch přenosu signálu na rozvoj takových chorob, jako je cukrovka Mellitus, arterioskleróza, hypertenze nebo se také zkoumá růst nádoru. autoimunitní nemoci jako ulcerózní kolitida může to být také způsobeno vadným přenosem signálu. v cholerase produkuje bakteriální toxin, který způsobuje trvalou aktivaci adenylyl cyklázy. Hladina cAMP je proto zvýšena, protože nejsou inhibovány odpovídající hormonálně aktivované adenylylcyklázy. Úroveň mAMP je také zvýšena v pertussis. Zde chybí inhibice G proteinu, který je inhibiční pro adenylylcyklázy. V důsledku toho koncentrace adenylylcykláz se zvyšuje. Mnoho genetických změn v enzymech (včetně adenylylcykláz) může také způsobit nebo podpořit onemocnění.
