ADENILATO CIKLAZĖ: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Adenilatciklazę arba adenylyl ciklazę yra fermentas, atsakingas už konversiją ATP, nuo didelės energijos molekulės ciklinio AMP, svarbus signalinė molekulė, kuris aktyvuoja įvairių baltymų ciklinio AMP priklausomus su svarbių fiziologinių funkcijų.

Jo aktyvumą kontroliuoja įvairūs veiksniai, tokie kaip, pavyzdžiui, suderintas hormonų, neurotransmiterių ir kitų skirtingo pobūdžio reguliavimo molekulių (dvivalentių kalcio jonų ir G baltymų, jei norite paminėti keletą), veikimas.

Adenilato ciklazės diagrama (Šaltinis: Vartotojo Bensaccount svetainėje en.wikipedia per Wikimedia Commons)

Pagrindinė šio fermento svarba yra jo katalizuojamos reakcijos produkto, ciklinio AMP, svarba, nes jis dalyvauja kontroliuojant daugelį ląstelių reiškinių, susijusių su metabolizmu ir raida, taip pat reaguojant į skirtingus išorinius dirgiklius.

Gamtoje tiek vienaląsčiai organizmai (santykinai paprasti), tiek dideli ir sudėtingi daugialąsčiai gyvūnai naudoja ciklinį AMP kaip antrąjį pasiuntinį, todėl jį gaminantys fermentai.

Filogenetiniai tyrimai rodo, kad šie fermentai yra gaunami iš bendro protėvio prieš atskyrus eubakterijas ir eukariotus, ir tai rodo, kad ciklinis AMP turėjo skirtingas funkcijas, galbūt susijusias su ATP gamyba.

Galima sutikti su tokiu teiginiu, nes adenilato ciklazės katalizuojama reakcija yra lengvai grįžtamoji, kurią galima pamatyti ATP sintezės pusiausvyros konstantoje (K eq q 2,1 ± 0,2 10–9 M 2).

Charakteristikos ir struktūra

Dauguma eukariotų adenilato ciklazės fermentų yra susiję su plazmos membrana, tačiau bakterijose ir žinduolių spermos ląstelėse jie randami kaip tirpūs baltymai citozolyje.

Mielėse ir kai kuriose bakterijose jie yra periferinės membranos baltymai, tuo tarpu kai kuriose amebų rūšyse jie yra molekulės, turinčios vieną transmembraninį segmentą.

Konstrukcijų charakteristikos

Tai yra baltymai, sudaryti iš didelių polipeptidinių grandinių (turinčių daugiau kaip 1000 aminorūgščių liekanų), kurie 12 kartų kerta plazmos membraną per du regionus, susidedančius iš šešių transmembraninių alfa spiralės konformacijos sričių.

Kiekvieną transmembraninę sritį skiria didelis citozolinis domenas, atsakingas už katalizinį aktyvumą.

Tarp eukariotų organizmų yra keletas konservuotų motyvų šių fermentų aminorinkalinės srities fragmente, taip pat apie 40 kDa citoplazminės srities, kurią skiria hidrofobinės sekcijos.

Katalizinė vieta

Reakcija, kurią katalizuoja šie fermentai, ty diesterio jungties susidarymas per OH grupės nukleofilinę ataką 3 'padėtyje į nukleozido trifosfato fosfato grupę 5' padėtyje, priklauso nuo bendro struktūrinio motyvo, vadinamo domenu. Palmė “.

Šis „delno“ domenas sudarytas iš „βαβααβ“ motyvo („β“ reiškia β sulankstytus lakštus ir „α“ alfa spiralę) ir turi du nekintamus asparto rūgšties likučius, kurie koordinuoja du atsakingus metalo jonus. katalizė, kuri gali būti dvivalenčiai magnio arba cinko jonai.

Daugybė tyrimų, susijusių su šių fermentų ketvirtine struktūra, atskleidė, kad jų katalizinis vienetas egzistuoja kaip dimeris, kurio formavimas priklauso nuo transmembraninių segmentų, kurie baltymo formavimo metu prisijungia prie endoplazminio retikulumo.

Vieta

Nustatyta, kad, kaip ir daugelis integruotų membranų baltymų, tokių kaip G baltymai, tie, kuriuose yra fosfatidilinozitolio inkarai, ir daugelis kitų, adenilo ciklazės randamos specialiose membranos srityse arba mikrodomenuose, žinomuose kaip „lipidų plaustai“ (iš Angliškai „lipidų plaustas“).

Šie membranų domenai gali būti iki šimtų nanometrų skersmens ir sudaryti daugiausia iš cholesterolio ir sfingolipidų, turinčių ilgas ir vyraujančias sočiųjų riebalų rūgščių grandines, dėl kurių jie tampa mažiau skysti ir sudaro sąlygas apgyvendinti skirtingų transmembraninių segmentų segmentus. baltymai.

Taip pat buvo rasta, kad adenilato ciklazės yra susijusios su lipidų plausto, žinomo kaip „caveolae“ (iš anglų kalbos „caveolae“), subregionais, tai greičiau membranos, kurioje gausu cholesterolio, ir baltymo, susijusio su šiuo vadinamuoju caveolin, invazijos.

Tipai

Gamtoje yra trys tiksliai apibrėžtos adenilato ciklazės klasės ir dvi, kurios šiuo metu yra diskusijų objektas.

- I klasė: jų yra daugelyje gramneigiamų bakterijų, pavyzdžiui, E. coli, kai ciklinis reakcijos produktas AMP turi transkripcijos veiksnių, atsakingų už katabolinių operonų reguliavimą, ligandą.

- II klasė: aptinkama kai kuriuose bakterijų genų patogenuose, tokiuose kaip Bacillus ar Bordetella, kur jie tarnauja kaip tarpląsteliniai toksinai. Jie yra baltymai, kuriuos aktyvuoja kalmodulinas šeimininkas (jo nėra bakterijose).

- III klasė: vadinama „universalia“ klase ir filogenetiškai susijusi su guanilato ciklazėmis, kurios atlieka panašias funkcijas. Jie randami tiek prokariotuose, tiek eukariotuose, kur juos reguliuoja skirtingi keliai.

Žinduolių adenilato ciklazės

Žinduoliuose buvo klonuoti ir aprašyti bent devyni šių fermentų tipai, užkoduoti devynių nepriklausomų genų ir priklausantys III adenilo ciklazės klasei.

Jie turi sudėtingas struktūras ir membranų topologijas, taip pat jiems būdingus dvigubus katalizinius domenus.

Žinduoliams izoformų nomenklatūra atitinka raidės AC (adenilato ciklazės atveju) ir skaičių nuo 1 iki 9 (AC1 - AC9). Taip pat pranešta apie du AC8 fermento variantus.

Šių gyvūnų izoformos yra homologiškos jų katalizinių vietų pirminės struktūros sekos ir trimatės struktūros atžvilgiu. Vieno iš šių fermentų įtraukimas į kiekvieną „tipą“ daugiausia susijęs su reguliavimo mechanizmais, veikiančiais kiekvienoje izoformoje.

Jie turi išraiškos modelius, kurie dažnai būdingi audiniams. Visos izoformos gali būti randamos smegenyse, nors kai kurios jų yra tik tam tikrose centrinės nervų sistemos vietose.

funkcijos

Pagrindinė fermentų, priklausančių Adenilate Cyclase šeimai, funkcija yra transformuoti ATP į ciklinį AMP ir tam jie katalizuoja intramolekulinės 3'-5 'diesterinės jungties formavimąsi (reakcija panaši į tą, kurią katalizuoja DNR polimerazės). išsiskyrus pirofosfato molekulei.

Žinduoliams skirtingi variantai, kuriuos galima pasiekti, buvo susiję su ląstelių proliferacija, priklausomybe nuo etanolio, sinapsinio plastiškumo, priklausomybės nuo vaistų, cirkadinio ritmo, uoslės stimuliacijos, mokymosi ir atminties.

Kai kurie autoriai teigė, kad adenilato ciklazės gali atlikti papildomą funkciją kaip transporterio molekulės arba, kas yra tas pats, kanalų baltymai ir jonų pernešėjai.

Tačiau šios hipotezės buvo išbandytos tik remiantis šių fermentų transmembraninių segmentų, turinčių tam tikras homologijas ar struktūrinius panašumus (bet ne seką) su tam tikrais jonų pernešimo kanalais, išdėstymu ar topologija.

Tiek ciklinis AMP, tiek PPi (pirofosfatas), kurie yra reakcijos produktai, turi funkcijas ląstelių lygyje; tačiau jų svarba priklauso nuo organizmo, kur jie yra.

Reglamentas

Didelė adenyilciklazių struktūrinė įvairovė rodo didelį jautrumą įvairioms reguliavimo formoms, leidžiančioms joms integruotis į įvairiausius ląstelių signalizacijos kelius.

Kai kurių iš šių fermentų katalizinis aktyvumas priklauso nuo alfa ketoacidų, o kiti turi daug sudėtingesnius reguliavimo mechanizmus, susijusius su reguliavimo subvienetais (stimuliuodami ar slopindami), kurie priklauso, pavyzdžiui, nuo kalcio ir kitų paprastai tirpių veiksnių, taip pat nuo kitų baltymų.

Daugelio adenilato ciklazių veiklą reguliuoja kai kurių G baltymų subvienetai (slopina jų funkcijas), o kiti turi aktyvesnį poveikį.

Nuorodos

1. Cooperis, DMF (2003). Adenililciklazių ir cAMP reguliavimas ir organizavimas. Biocheminis žurnalas, 375, 517-529.
2. Cooper, D., Mons, N., & Karpen, J. (1995). Adenilil ciklazės ir kalcio bei cAMP signalizacijos sąveika. „Nature“, 374, 421–424.
3. Danchinas, A. (1993). Adenilkilciklazių filogenija. Antrojo pranešimų siuntėjo ir fosfoproteinų tyrimų pažanga, 27, 109–135.
4. Hanoune, J., & Defer, N. (2001). Adenilkilciklazės izoformų reguliavimas ir vaidmuo. Ann. Pavasaris. Toksikolis. , 41, 145-174.
5. Linderis, JAV, ir Schultzas, JE (2003). III klasės adenililo ciklazės: daugiafunkciniai signalizacijos moduliai. Korinio signalo perdavimas, 15, 1081-1089.
6. Tang, W., ir Gilman, AG (1992). Adenilkilciklazės. Cell, 70, 669-672.