Аденилил циклазите принадлежат към лиазите като клас ензими. Тяхната функция е да катализират цикличния сАМР чрез разцепване на РО връзки от АТФ. По този начин те задействат сигнална каскада, която е отговорна за много различни процеси в организма.
Какво е аденилил циклаза?
Аденилил циклазите медиират ефектите на хормони или други пратеници от външната страна на клетъчната мембрана към съответните пратеници вътре в клетката. Те са така наречените лиази, които са ензими които разцепват специфични връзки молекули. Например, те разцепват PO връзки (връзка между фосфор намлява кислород). Тяхната задача е да катализират разграждането на ATP до втория messenger cAMP. Това става с помощта на G протеини, G протеини са отговорни за сигналните трансдукции, които се извършват между рецепторите и вторите системи за съобщения. За тази цел аденилил циклазите имат определени домени с характерна структура, които действат като свързващи места за АТФ и G протеини. Това свързване инициира каталитичното действие на аденилил циклазите за разграждане на АТР до mAMP. Чертежите на различните аденилил циклази са различни. Всички те обаче имат съответните общи домейни. За човешките аденилил циклази има десет изоензима, девет от които са мембранно свързани и един от които се среща като цитозолен протеин в клетката в отделенията.
Функция, действие и роли
Функцията на аденилил циклазите е да предават сигнали от външната страна клетъчната мембрана чрез втори пратеник до пратеници вътре в клетката. Това важи за всички еукариотни организми. Въпреки това, аденилил циклазите също играят роля като сигнални преобразуватели в прокариот бактерии. По този начин аденилил циклазите се разделят на три основни класа. Клас I е ефективен при Грам-отрицателни бактерии. Клас II аденилил циклази играят основна роля в патогенните бактерии. Те са зависими от протеина калмодулин на заразения организъм гостоприемник. Най-големият клас (клас III) е представен от аденилил циклазите, открити във всички еукариотни организми. Тук те посредничат за действието на хормони. Това включва предаване на сигнал от хормони от външната клетъчната мембрана към пратените вещества вътре в клетката. След това тези пратеници предизвикват биохимични реакции, инициирани от хормоните. В процеса съответният хормон се свързва със своя рецептор, който едновременно освобождава специфичен G протеин. G протеинът от своя страна стимулира или инхибира аденилил циклаза, която веднага започва да катализира образуването на сАМР от АТФ или инхибира образуването на сАМР. По време на превръщането на АТФ в сАМР, пирофосфат с два фосфат групи се формира едновременно. Пирофосфатът веднага се разпада на два фосфата. Това прави обратната реакция на АТФ невъзможна. По този начин регулирането на аденилил циклазите се осъществява чрез влиянието на G протеини. Образуваният сАМР има множество функции в организма. Той активира ензима протеин киназа А. Протеин киназата А от своя страна катализира фосфорилирането на различни ензими и следователно се намесва в метаболизма по регулаторен начин. Фосфорилирането активира или инхибира съответните ензими. Дали ще настъпи активиране или инхибиране зависи от съответните ензими. По този начин, чрез хормона на реакционната верига, рецептора, освобождаването на G-протеин, активирането / инхибирането на аденилил циклаза, образуването на сАМР от АТФ и стимулирането на протеин киназа А, действието на някои хормони се медиира към целевото място. Тези хормони и пратеници включват глюкагон, ACTH, епинефрин, норепинефрин, допамин, окситоцин, хистамин, и други. В допълнение към активирането на протеин киназа А, сАМР също стимулира ген израз за някои хормони и ензими. Това важи за хормоните паратиреоиден хормон, вазоактивен чревен пептид (VIP), или соматостатин, Между другото.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Аденилил циклазите се срещат навсякъде в жива природа. Всички еукариотни и някои прокариотни организми използват аденилил циклази, за да произведат общия cAMP на втория пратеник. При еукариотите аденилил циклазите са разположени на мембранната повърхност на соматичните клетки. Оттам те предават сигнали от хормони и определени пратеници в клетката, където след това се инициират различни реакции.
Болести и разстройства
Дефектите и нарушенията в цялата система за предаване на сигнали могат да причинят голямо разнообразие от заболявания. Генетичните промени в различни участващи ензими, включително аденилил циклази, играят основна роля. Има дори теории, които предполагат, че повечето заболявания се дължат на дефектна трансдукция на сигнала от клетъчната мембрана към клетъчната вътрешност. Както намалената, така и увеличената трансдукция на сигнала от клетъчната повърхност към вътрешността на клетката имат стойност на заболяването. Примерите включват очно заболяване ретинит пигментоза или бъбречна диабет insipidus. Много ендокринологични заболявания се основават на намалена трансдукция на сигнала. Същото важи и за сърце неуспех. С повишена трансдукция на сигнала се получават трайно повишени нива на сАМР. Това води до постоянна възбуда, която се проявява при различни заболявания като сърце неуспех или психологически разстройства. В допълнение на сърце неуспех, такива заболявания като зависимости (напр. алкохолизъм), шизофрения, Алцхаймер заболяване, астма а други могат да бъдат облагодетелствани. Влиянието на нарушенията на сигналната трансдукция върху развитието на такива заболявания като диабет диабет, артериосклероза, хипертония или туморен растеж също се изследва. Автоимунни заболявания , като улцерозен колит може да се дължи и на дефектна трансдукция на сигнала. В холерасе произвежда бактериален токсин, който причинява трайно активиране на аденилил циклаза. Следователно нивото на сАМР е повишено, тъй като съответните хормонално активирани аденилил циклази не са инхибирани. Нивото на mAMP също е повишено при коклюш. Тук липсва инхибиране на G протеина, който е инхибиторен за аденилил циклазите. В резултат на това концентрация на аденилил циклазите се увеличава. Много генетични промени в ензимите (включително аденилил циклази) също могат да причинят или насърчат заболяването.
