Adenylyl syklaser

Adenylyl syklaser teller som en enzymklasse til lyasene. Deres oppgave er å katalysere det sykliske cAMP ved å spalte P-O-bindinger fra ATP. På den måten utløser de en signalkaskade som er ansvarlig for mange forskjellige prosesser i organismen.

Hva er en adenylyl syklase?

Adenylyl-syklasene formidler virkningene av hormoner eller andre messenger-stoffer fra utsiden av cellemembranen til tilsvarende messenger-stoffer inne i cellen. De er såkalte lyaser, som fungerer som enzymer for å bryte spesifikke bindinger i molekyler. For eksempel deler de P-O-bindinger (binding mellom fosfor og oksygen).

Din oppgave er å katalysere nedbrytningen av ATP til den andre messenger-cAMP. Dette gjøres ved hjelp av G-proteiner. G-proteiner er ansvarlige for signaloverføringen (signaloverføring) som finner sted mellom reseptorer og andre messenger-systemer. For dette har adenylyl-syklasene visse domener med en karakteristisk struktur, som fungerer som bindingssteder for ATP- og G-proteiner.

Denne bindingen initierer den katalytiske effekten av adenylyl-syklasene for å bryte ned ATP til mAMP. Anleggsplanene for de forskjellige adenylylsyklusene er forskjellige. Imidlertid har de alle de tilsvarende domenene til felles. Det er ti isoenzymer for humane adenylyl-syklaser, hvorav ni er membranbundet og en forekommer som et cytosolisk protein inne i cellen på rom.

Funksjon, effekt og oppgaver

Oppgaven til adenylyl-syklasene er å overføre signaler fra den ytre cellemembranen til messenger-stoffer inne i cellen via andre messenger. Dette gjelder alle eukaryote levende vesener. Men adenylyl-syklaser spiller også en rolle som signaltransmittere i prokaryote bakterier. Adenylylsyklusene er delt inn i tre hovedklasser.

Klasse I er effektiv i gramnegative bakterier. Adenylylsykluser i klasse II spiller en viktig rolle i sykdomsfremkallende bakterier. De er avhengige av protein-calmodulin fra den infiserte vertsorganismen. Den største klassen (klasse III) er representert av adenylyl-syklasene som forekommer i alle eukaryote organismer. Her formidler de effektene av hormoner. For dette formålet overfører hormonene signaler fra den ytre cellemembranen til messenger-stoffene inne i cellen. Disse messenger-stoffene utløser deretter de biokjemiske reaksjonene som initieres av hormonene.

Det tilsvarende hormonet binder seg til reseptoren, som samtidig frigjør et visst G-protein. G-proteinet stimulerer på sin side eller inhiberer en adenylyl-syklase, som umiddelbart begynner å katalysere dannelsen av cAMP fra ATP eller hemmer dannelsen av cAMP. Når ATP blir omdannet til cAMP, dannes et pyrofosfat med to fosfatgrupper samtidig. Pyrofosfatet brytes umiddelbart ned i to fosfater. Dette gjør en omvendt reaksjon på ATP umulig. Adenylyl-syklasene er derfor regulert av påvirkning fra G-proteiner. Den dannede cAMP har en rekke funksjoner i organismen. Den aktiverer enzymproteinkinase A.

Proteinkinase A på sin side katalyserer fosforylering av forskjellige enzymer og griper derfor inn for å regulere metabolismen. Fosforylering aktiverer eller hemmer de tilsvarende enzymer. Om det kommer til aktivering eller hemming avhenger av det spesifikke enzymet. Gjennom reaksjonskjedehormonet, reseptoren, frigjøring av G-protein, adenylylcyklasaktivering / -inhibering, dannelse av cAMP fra ATP og stimulering av proteinkinase A, overføres effekten av visse hormoner til målstedet.

Disse hormonene og messenger-stoffene inkluderer glukagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oksytocin, histamin og andre. I tillegg til å aktivere proteinkinase A, stimulerer cAMP også genuttrykk for noen hormoner og enzymer. Dette gjelder blant annet hormonene paratyreoideahormon, vasoaktiv tarmpeptid (VIP) og somatostatin.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Adenylyl-syklaser forekommer overalt i naturen. Alle eukaryote og noen prokaryote vesener bruker adenylyl-syklaser for å produsere den utbredte andre messenger-cAMP. I eukaryoter er adenylyl-syklasene lokalisert på kroppscellens membranoverflate. Derfra videresender de signalene fra hormonene og visse messenger-stoffer til cellen, hvor forskjellige reaksjoner deretter utløses.

Sykdommer og lidelser

En rekke sykdommer kan oppstå fra defekter og forstyrrelser i hele overføringssystemet for signaler. Genetiske forandringer i de forskjellige involverte enzymer, inkludert adenylylsyklaser, spiller en viktig rolle. Det er til og med teorier som antar at de fleste sykdommer kan spores tilbake til feil signaloverføring fra cellemembranen inn i det indre av cellen.

Både en redusert og økt signaloverføring fra celleoverflaten inn i celleinnretningen er av sykdomsverdi. Eksempler på dette inkluderer øyesykdommen retinitis pigmentosa og nyre diabetes insipidus. Mange endokrinologiske sykdommer er basert på redusert signaloverføring. Det samme gjelder hjertesvikt. Økt signaloverføring resulterer i permanent økte cAMP-verdier. Det er konstant spenning, som manifesterer seg i forskjellige sykdommer som hjertesvikt eller psykiske lidelser.

I tillegg til hjertesvikt, kan sykdommer som avhengighet (f.eks. Alkoholisme), schizofreni, Alzheimers, astma og andre også favoriseres. Påvirkning av signaltransduksjonsforstyrrelser på utviklingen av sykdommer som diabetes mellitus, arteriosklerose, høyt blodtrykk eller tumorvekst blir også undersøkt. Autoimmune sykdommer som ulcerøs kolitt kan også skyldes feil signaloverføring. I kolera produseres et bakterietoksin, som forårsaker permanent aktivering av adenylylcyklase.

CAMP-nivået økes fordi de tilsvarende hormonaktiverte adenylylsyklaser ikke blir hemmet. MAMP-nivået økes også i kikhoste (kikhoste). Her mangler hemming av G-proteinet, som er hemmende for adenylyl-syklaser. Dette øker konsentrasjonen av adenylyl-syklasene. Mange genetiske endringer i enzymene (inkludert adenylylsykluser) kan forårsake eller fremme sykdommer.