CIKLINIS STIPRINTUVAS: STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Ciklinio AMP arba adenozino 3 ', 5'-monofosfatas yra ciklinis nukleotidų, kuris veikia kaip antrinio pasiuntinį ir yra dalis iš pagrindinių elementų biocheminių viduląstelinio kontrolės ir informacijos perdavimo daugelyje gyvenimo organizmų.

Jos egzistavimą pademonstravo beveik prieš 70 metų Sutherland ir Rall (1958), kurie aprašė šio nukleotido kaupimosi kepenų ląstelėse reiškinį dėl epinefrino (adrenalino) vartojimo.

Ciklinio AMP cheminė struktūra (Šaltinis: „Wesalius“ per „Wikimedia Commons“)

Nuo pat atradimo ciklinis AMP žinduoliams buvo susijęs su daugelio hormonų veikimu, endokrininės ir egzokrininės sekrecijos išsiskyrimu, neuronų siuntėjų išsiskyrimu sinapsėse ir neuromuskulinėse sankryžose, be daugelio kitų funkcijų.

Jos sintezę katalizuoja trys baltymų šeimos, susijusios su plazmos membrana, vadinamomis adenilo ciklaze arba adenilato ciklaze, gebančiomis iš ATP gaminti ciklinį junginį ir atpalaiduoti pirofosfatą į ląstelę.

Kita vertus, jo skilimą skatina fosfodiesterazių šeimos fermentai, tirpūs baltymai, daugiausia esantys citozolyje.

Šie fermentai, taigi ir ciklinis AMP, randami labai įvairiuose organizmuose, tokiuose paprastuose kaip vienaląsčiuose dumbliuose ir daugelyje kitų mikroorganizmų (bakterijose ir kituose) ir tokie sudėtingi kaip daugialąsteliai gyvūnai, turintys sudėtingus signalizacijos kelius.

Nors jo buvimas augaluose yra diskusijų dalykas, yra tam tikrų įrodymų, kurie rodo, kad kai kurios augalų rūšys turi adenilato ciklazės aktyvumą, nors jo funkcija nebuvo patenkinamai nustatyta.

Struktūra

Ciklinio AMP cheminė struktūra išaiškinta atliekant rentgeno kristalografiją ir protonų branduolio magnetinio rezonanso tyrimus.

Tai ciklinė molekulė, stabili šilumai („stabili šilumai“) ir šarminei hidrolizei stabilesnė nei jos neciklinė atitikmuo, AMP arba adenozino monofosfatas.

Kaip ir visi fosfato nukleotidai, ciklinis AMP turi fosfato grupę, prijungtą prie anglies deguonies ribozės molekulės 5 'padėtyje, kuri savo ruožtu yra prijungta prie heterociklinio žiedo azoto bazės per anglis 1' padėtyje. ir tai atitinka adeniną.

Ribozinio cukraus fosfato grupė, skirtingai nuo ciklinių fosfato nukleotidų, yra sulieta per fosfodiesterinį ryšį su anglies deguonimis ribozės 3 'ir' 5 'padėtyse (3', 5 '- transfuzinis fosfatas).

Šis rišimas riboja furano žiedo, formuojančio ribozę, judėjimą ir uždaro fosfato grupę „kėdės“ pavidalu.

Palyginti su necikliniais nukleotidais, ciklinis AMP ir kiti giminingi nukleotidai yra mažesnės ir mažiau polinės molekulės, o tai yra svarbus veiksnys jų diferenciacijai pagal juos reaguojančius baltymus.

Tarp ribozės ir adenino žiedo vykstanti glikozidinio ryšio konformacija turi tam tikrą sukimosi laisvę. Tai taip pat yra svarbus struktūrinis parametras jo atskyrimui nuo kitų nukleotidų (tai ne tik azoto bazės tapatumas).

funkcijos

Kaip antrinis pasiuntinys, ciklinis AMP dalyvauja aktyvinant daugelį signalizacijos procesų (po jo sintezės) arba aktyvinant įvairius fermentus „pasroviui“ signalizacijos kaskadoje, kuria jis yra gaminamas.

Jis dalyvauja kepenų glikogenolizėje ir insulino išsiskyrime iš kasos, amilazės atpalaidavimo iš seilių liaukų ir estrogeno veikimo gimdoje.

Jis atlieka universalias genų ekspresijos kontrolės ir daugelio metabolinių funkcijų integravimo funkcijas. Daugelis citokinų savo funkcijoms atlikti naudoja ir kalcį, ir ciklinį AMP.

Tarp hormonų, kurie signalizacijos procesuose naudoja ciklinį AMP (padidindami arba mažindami jo tarpląstelinę koncentraciją), gali būti katecholaminai, gliukagonas, vazopresinas, prieskydinis hormonas, prostaglandinai, insulinas, melatoninas ir adrenalinas, be kita ko.

Kita iš daugelio jo funkcijų yra slopinti T ląstelių augimą, diferenciaciją ir proliferaciją žinduoliuose, veikiausiai aktyvuojant ar indukuojant šių procesų reguliavimo citokinų represorių tokiose ląstelėse.

Ciklinis AMP ir jį gaminančios adenilato ciklazės taip pat yra susijusios su daugelio su G baltymu sujungtų baltymų receptorių, kurie yra susiję su įvairiais signalizacijos mechanizmais ir kitais svarbiais ląstelių procesais, funkcija.

Vykstant gliukozės apykaitai

Žinduoliams ciklinis AMP vaidina svarbų vaidmenį reguliuodamas glikolitinį ir gliukoneogeninį kelią, slopindamas fermento fosfofruktokinazės 2 (PFK-2), kuris katalizuoja antrąją glikolizės reakciją, aktyvumą.

Šis mechanizmas apima hormono gliukagono dalyvavimą suaktyvinant kepenų adenilato ciklazę, dėl kurios labai padidėja ciklinio AMP koncentracija.

Šis ciklinis AMP suaktyvina nuo CAMP priklausomą baltymo kinazę, kuri fosforilina ir slopina PFK-2, kuris yra bifunkcinis fermentas, turintis fruktozės, bisfosfatazės, fosfofruktokinazės aktyvumą.

Kaip vyksta ciklinio AMP signalizacijos procesas?

Pirmasis pasiuntinys (įvairaus cheminio pobūdžio), kuris pasiekia tam tikrą ląstelę kaip išorinis dirgiklis, sąveikauja su adenilato ciklazės fermentu plazmos membranoje, sukeldamas ciklinio AMP gamybą.

Padidėjusi ciklinio AMP koncentracija veikia suaktyvinant kitus veiksnius (paprastai fermentinius), kurie, be kita ko, turi papildomų funkcijų - slopinti ar aktyvinti metabolinius procesus ar genų transkripciją.

Kas suaktyvina ciklinį AMP?

Viena pagrindinių funkcijų, susijusių su šia reguliuojančia molekule, yra fosforilazės arba kinazės fermentų, kurie katalizuoja fosforilo grupių pridėjimą ar pašalinimą prie kitų baltymų ir fermentų, aktyvacija.

Paprastai ląstelės sužadinimą lydi ciklinio AMP koncentracijos padidėjimas, kartu padidėjant kalcio transportavimui į ląstelę, kuri turi aktyvuoti ciklinius AMP gaminančius adenilo ciklazės fermentus.

Tiek pranešimo sintezė, tiek perdavimas, tiek ciklinio AMP skilimas ląstelėse yra smulkiai sureguliuoti procesai, dalyvaujantys palaikant kūno homeostazę.

Nuorodos

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Ciklinis adenozino monofosfatas yra pagrindinis T ląstelių sukelto reguliavimo slopinimo komponentas. Žurnalas „Experimental Medicine“, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
3. Newton, RP ir Smith, CJ (2004). Cikliniai nukleotidai, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Ląstelių ryšys, kalcio jonai ir ciklinis adenozino monofosfatas. Science, 170, 404-412.
5. Rasmussenas, H., ir Tenenhouse, A. (1968). Ciklinis adenozino monofosfatas, Ca ++ ir membranos. Biochemija, 59, 1364-1370.