Adenylylcyklázy

Adenylylcyklázy počítat jako třída enzymů k lyázám. Jejich úkolem je katalyzovat cyklický cAMP štěpením P-O vazeb z ATP. Přitom spouštějí signální kaskádu, která je zodpovědná za mnoho různých procesů v organismu.

Co je to adenylylcykláza?

Adenylylcyklázy zprostředkovávají účinky hormonů nebo jiných messengerových látek z vnějšku buněčné membrány na odpovídající messengerové látky uvnitř buňky. Jsou to takzvané lyázy, které fungují jako enzymy, které narušují specifické vazby v molekulách. Například dělí vazby P-O (vazba mezi fosforem a kyslíkem).

Vaším úkolem je katalyzovat rozpad ATP na druhý messenger cAMP. To se provádí pomocí G proteinů. G proteiny jsou zodpovědné za přenos signálu (přenos signálu), který probíhá mezi receptory a systémy druhého posla. K tomu mají adenylylcyklázy určité domény s charakteristickou strukturou, které působí jako vazebná místa pro proteiny ATP a G.

Tato vazba iniciuje katalytický účinek adenylylcykláz na štěpení ATP na mAMP. Konstrukční plány různých adenylylcykláz jsou odlišné. Všichni však mají odpovídající domény společné. Pro lidské adenylylcyklázy existuje deset isoenzymů, z nichž devět je vázáno na membránu a jedna se vyskytuje jako cytosolický protein uvnitř buňky v kompartmentech.

Funkce, efekt a úkoly

Úkolem adenylylcykláz je přenášet signály z vnější buněčné membrány na poselské látky uvnitř buňky přes druhé posly. To platí pro všechny eukaryotické živé bytosti. Ale adenylylcyklázy také hrají roli jako vysílače signálu v prokaryotických bakteriích. Adenylylcyklázy jsou rozděleny do tří hlavních tříd.

Třída I je účinná u gramnegativních bakterií. Adenylylcyklázy třídy II hrají hlavní roli v bakteriích způsobujících onemocnění. Jsou závislé na proteinovém kalmodulinu infikovaného hostitelského organismu. Největší třídu (třída III) představují adenylylcyklázy, které se vyskytují ve všech eukaryotických organismech a zprostředkovávají účinky hormonů. K tomuto účelu hormony přenášejí signály z vnější buněčné membrány do messengerových látek uvnitř buňky. Tyto poslové látky pak spouštějí biochemické reakce, které jsou vyvolávány hormony.

Odpovídající hormon se váže na svůj receptor, který současně uvolňuje určitý G protein. G protein zase stimuluje nebo inhibuje adenylylcyklázu, která okamžitě začíná katalyzovat tvorbu cAMP z ATP nebo inhibuje tvorbu cAMP. Když se ATP převede na cAMP, vytvoří se současně pyrofosfát se dvěma fosfátovými skupinami. Pyrofosfát se okamžitě rozpadne na dva fosforečnany. To znemožňuje zpětnou reakci na ATP. Adenylylcyklázy jsou proto regulovány vlivem G proteinů. Vytvořený cAMP má v organismu řadu funkcí. Aktivuje enzymovou proteinovou kinázu A.

Protein kináza A zase katalyzuje fosforylaci různých enzymů, a proto zasahuje do regulace metabolismu. Fosforylace aktivuje nebo inhibuje odpovídající enzymy. Zda dojde k aktivaci nebo inhibici, závisí na konkrétním enzymu. Prostřednictvím hormonu reakčního řetězce, receptoru, uvolňování G-proteinu, aktivace / inhibice adenylylcyklázy, tvorby cAMP z ATP a stimulace proteinové kinázy A se účinek určitých hormonů přenáší na cílové místo.

Tyto hormony a messengerové látky zahrnují glukagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oxytocin, histamin a další. Kromě aktivace proteinové kinázy A, cAMP také stimuluje genovou expresi některých hormonů a enzymů. To se týká mimo jiné hormonů parathormonu, vazoaktivního střevního peptidu (VIP) a somatostatinu.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Adenylylcyklázy se vyskytují všude v přírodě. Všechna eukaryotická a některá prokaryotická stvoření používají adenylylcyklázy k produkci rozšířeného druhého posla cAMP. V eukaryotech jsou adenylylcyklázy umístěny na membránovém povrchu tělesných buněk. Odtamtud předávají signály z hormonů a určitých poselských látek do buňky, kde se pak spouští různé reakce.

Nemoci a poruchy

V důsledku poruch a rušení signálu v celém přenosovém systému může vzniknout celá řada chorob. Hlavní roli hrají genetické změny v různých zapojených enzymech, včetně adenylylcykláz. Existují dokonce teorie, které předpokládají, že většinu chorob lze vysledovat zpět k chybnému přenosu signálu z buněčné membrány do vnitřku buňky.

Jak snížená, tak zvýšená signální transdukce z povrchu buňky do vnitřku buňky mají hodnotu onemocnění. Mezi příklady patří retinitis pigmentosa oční choroby a renální diabetes insipidus Mnoho endokrinologických onemocnění je založeno na snížené transdukci signálu. Totéž platí pro srdeční selhání. Zvýšená transdukce signálu vede k trvale zvýšeným hodnotám cAMP. Neustálé vzrušení se projevuje u různých nemocí, jako jsou srdeční selhání nebo psychologické poruchy.

Kromě srdečního selhání mohou být také upřednostňována onemocnění, jako jsou závislosti (například alkoholismus), schizofrenie, Alzheimerova choroba, astma a další. Zkoumá se také vliv poruch přenosu signálu na vývoj nemocí, jako je diabetes mellitus, arterioskleróza, vysoký krevní tlak nebo růst nádoru. Autoimunitní onemocnění, jako je ulcerativní kolitida, mohou být také způsobeny vadným přenosem signálu. U cholery se vytváří bakteriální toxin, který způsobuje trvalou aktivaci adenylylcyklázy.

Hladina cAMP se zvyšuje, protože odpovídající hormonálně aktivované adenylylcyklázy nejsou inhibovány. Hladina mAMP je také zvýšena u černého kašle (pertussis). Zde chybí inhibice G proteinu, který inhibuje adenylylcyklázy. To zvyšuje koncentraci adenylylcykláz. Mnoho genetických změn v enzymech (včetně adenylylcykláz) může způsobit nebo podporovat nemoci.