CIKLIKUS ERŐSÍTŐ: FELÉPÍTÉS ÉS FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A ciklikus AMP vagy az adenozin 3 ', 5'-monofoszfát egy ciklikus nukleotid, amely másodlagos hírvivőként működik, és számos élő szervezetben része a biokémiai sejten belüli kontroll és kommunikáció alapelemeinek.

Létét majdnem 70 évvel ezelőtt Sutherland és Rall (1958) bizonyították, amelyek leírják annak a jelenségnek a felhalmozódását, amelyet e nukleotid a májsejtekben adrenalin (adrenalin) beadása eredményeként eredményez.

A ciklikus AMP kémiai szerkezete (Forrás: Wesalius a Wikimedia Commons segítségével)

Felismerése óta az ciklikus AMP emlősökben számos hormon működésével jár, endokrin és exokrin kiválasztással, valamint a neurális transzmitterek felszabadulásával a szinapszis és a neuromusculáris csomópontok között, sok egyéb funkció mellett.

Szintézisét az adenil-cikláz vagy az adenilát-cikláz néven ismert plazmamembránhoz kapcsolódó három proteincsalád katalizálja, amelyek képesek a ciklikus vegyületet előállítani az ATP-ből és felszabadítani a pirofoszfátot a sejtbe.

Bomlását viszont a foszfodiészteráz család enzimei közvetítik, amelyek elsősorban a citoszolban található oldható fehérjék.

Ezek az enzimek, tehát a ciklikus AMP rendkívül sokféle organizmusban fordulnak elő, olyan egyszerűek, mint az egysejtű algák és sok más mikroorganizmus (baktériumok és más), és olyan bonyolultak, mint a többsejtű állatok, bonyolult jelzési útvonalakkal.

Noha a növényekben való jelenléte megbeszélés tárgyát képezi, vannak bizonyos bizonyítékok, amelyek arra utalnak, hogy egyes növényfajok adenilát-cikláz-aktivitással rendelkeznek, bár működését nem sikerült kielégítően meghatározni.

Szerkezet

A ciklikus AMP kémiai szerkezetét röntgenkrisztallográfiával és proton nukleáris mágneses rezonancia vizsgálatokkal derítették fel.

Ez egy gyűrűs molekula, amely stabil hővel ("hőstabil"), és lúgos hidrolízissel stabilabb, mint a nem ciklikus társa, az AMP vagy az adenozin-monofoszfát.

Az összes foszfát-nukleotidhoz hasonlóan a ciklikus AMP-nek foszfátcsoportja is kapcsolódik a szén-oxigénhez a ribóz-molekula 5 'helyzetében, amely viszont egy heterociklusos gyűrű nitrogénbázisához kapcsolódik az 1' helyzetben lévő szénatomon keresztül és ez egy adeninnek felel meg.

A ribózcukor foszfátcsoportját, a nem ciklusos foszfát-nukleotidokkal szemben, foszfodiészter-kötésen keresztül foszfodiészter-kötésen keresztül olvadnak össze a foszfodiészter kötéssel a szénatomok oxigénjeivel a riboz 3 'és 5' helyzetében (3 ', 5'- transzfúziós foszfát).

Ez a kötés korlátozza a furóz gyűrű mozgását, amely riózt alkot, és a foszfátcsoportot egy "szék" alakjában zárja le.

A nem ciklusos nukleotidokkal összehasonlítva a ciklikus AMP és más rokon nukleotidok kisebb molekulák, alacsonyabb polaritásúak, ami fontos tényező, hogy megkülönböztessék őket az általuk reagáló fehérjék.

A ribóz és az adeningyűrű között fellépő glikozidkötés konformációja bizonyos mértékben forog. Ez szintén fontos szerkezeti paraméter a többi nukleotidoktól való megkülönböztetéshez (nem csak a nitrogénbázis azonosítása).

Jellemzők

Másodlagos hírvivőként a ciklikus AMP részt vesz számos jelátviteli folyamat aktiválásában (a szintézisét követően), vagy a különféle enzimek aktiválásában, „downstream” abban a jelző kaszkádban, amelyben előállítja.

Részt vesz a máj glikogenolízisében és az inzulin felszabadításában a hasnyálmirigyben, az amiláz felszabadításában a nyálmirigyekből és az ösztrogén hatására a méhben.

Univerzális funkciókkal rendelkezik a génexpresszió szabályozásában és a többféle metabolikus funkció integrációjában. Számos citokin kalciumot és ciklikus AMP-t egyaránt használ funkcióinak ellátásához.

A ciklikus AMP-t a jelátviteli folyamatában (akár intracelluláris koncentrációjának növelésével vagy csökkentésével) használó hormonok között szerepelhetnek katecholaminok, glukagon, vazopresszin, mellékpajzsmirigy-hormon, prosztaglandinok, inzulin, melatonin és adrenalin, többek között.

Számos funkciója egy másik célja a T-sejtek növekedésének, differenciálódásának és szaporodásának gátlása emlősökben, valószínűleg az ilyen folyamatokban az ilyen folyamatok szabályozó citokinek represszora aktiválásával vagy indukciójával.

A gyűrűs AMP és az azt előállító adenilát-ciklázok sok G-proteinhez kapcsolt proteinreceptor működésével is összefüggenek, amelyek különböző jelátviteli mechanizmusokkal és más fontos sejtfolyamatokkal vannak összekapcsolva.

A glükóz anyagcserében

Emlősökben a ciklikus AMP szerepet játszik a glikolitikus és glükoneogenikus út szabályozásában a foszfofruktokináz 2 (PFK-2) enzim aktivitásának gátlásán keresztül, amely katalizálja a glikolízis második reakcióját.

A mechanizmus magában foglalja a glükagon hormon részvételét a hepatikus adenilát-cikláz aktivációjában, ami a ciklikus AMP koncentrációjának jelentős növekedését okozza.

Ez a ciklikus AMP aktiválja egy cAMP-függő protein-kinázt, amely foszforilálja és gátolja a PFK-2 foszfofruktokináz aktivitását, amely egy bifunkciós enzim, amelynek fruktóz-biszfoszfatáz aktivitása van.

Hogyan történik a ciklikus AMP-t tartalmazó jelző folyamat?

Az első (változó kémiai természetű) hordozó, amely külső ingerként egy meghatározott sejtet ér el, kölcsönhatásba lép a plazmamembránban lévő adenilát-cikláz enzimmel, indukálva a ciklikus AMP termelését.

A ciklikus AMP koncentrációjának növekedése más (általában enzimatikus) tényezők aktiválásában is működik, amelyek többek között további funkciókat képesek gátolni vagy aktiválni az anyagcserét vagy a gén transzkripcióját.

Ki aktiválja a ciklikus AMP-t?

A szabályozó molekula egyik fő funkciója a foszforiláz vagy kináz enzimek aktiválása, amelyek katalizálják a foszforilcsoportok hozzáadását vagy eltávolítását más fehérjékhez és enzimekhez.

Általában a sejt gerjesztését a ciklikus AMP koncentrációjának növekedése kíséri, ezzel párhuzamosan a kalcium szállítása a sejt felé, amely a ciklikus AMP-t termelő adenyil-cikláz enzimek aktiválásában játszik szerepet.

Mind az üzenet szintézise, ​​továbbítása, mind a ciklikus AMP lebontása a sejtekben finoman szabályozott folyamatok, amelyek részt vesznek a test homeosztázisának fenntartásában.

Irodalom

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). A ciklikus adenozin-monofoszfát a szabályozó T-sejt által közvetített szuppresszió kulcsfontosságú eleme. A Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
3. Newton, RP és Smith, CJ (2004). Ciklikus nukleotidok, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Sejtkommunikáció, kalcium-ion és ciklikus adenozin-monofoszfát. Science, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H. és Tenenhouse, A. (1968). Ciklikus adenozin-monofoszfát, Ca ++ és membránok. Biochemistry, 59, 1364-1370.