Le ciclasi di adenilile sono classificate come enzimi di liasi. Il loro compito è di catalizzare il CAMP ciclico tagliando i legami PO dall'ATP. Ciò innesca una cascata di segnali che è responsabile di molti processi diversi nell'organismo.

Cos'è l'adenilil ciclasi?

Le ciclasi adenilil mediano gli effetti degli ormoni o di altri messaggeri dall'esterno della membrana cellulare ai corrispondenti messaggeri all'interno della cellula. Sono le cosiddette liasi, che come enzimi separano legami specifici nelle molecole. Hanno diviso, ad esempio, i legami PO (legame tra fosforo e ossigeno).

Il loro compito è di catalizzare il degrado dell'ATP sul secondo cAMP di messaggistica. Questo viene fatto usando le proteine ​​G. Le proteine ​​G sono responsabili della trasduzione del segnale (trasduzione del segnale) tra i recettori e i sistemi del secondo messaggero. A tal fine, le adenilil ciclasi hanno domini specifici con struttura caratteristica, che fungono da siti di legame per le proteine ​​ATP e G.

Questo legame avvia l'azione catalitica delle adenilil ciclasi per scomporre l'ATP in mAMP. I modelli delle diverse adenilil ciclasi sono diversi. Comune a tutti tranne i domini corrispondenti. Esistono dieci isoenzimi per le adenilil ciclasi umane, nove delle quali sono legate alla membrana e una si presenta come proteina citosolica compartimentata all'interno della cellula.

Funzione, effetto e compiti

Il compito delle adenilil ciclasi è di trasmettere i segnali dalla membrana cellulare esterna attraverso il secondo messaggero alle sostanze messaggere all'interno della cellula. Questo vale per tutte le creature eucariotiche. Ma anche nei batteri procariotici, le adenilil ciclasi svolgono un ruolo di portatori di segnale. Pertanto, le adenilil ciclasi sono divise in tre classi principali.

La classe I è efficace nei batteri Gram-negativi. Le ciclasi adenilil di classe II svolgono un ruolo importante nei batteri patogeni. Dipendono dalla proteina calmodulina dell'organismo ospite infetto. La classe più grande (classe III) sono le adenilil ciclasi presenti in tutti gli organismi eucariotici, che mediano l'azione degli ormoni. A tale scopo, un segnale viene trasmesso dagli ormoni della membrana cellulare esterna ai messaggeri all'interno della cellula. Questi messaggeri quindi innescano le reazioni biochimiche che sono iniziate dagli ormoni.

Nel processo, l'ormone corrispondente si lega al suo recettore, che rilascia contemporaneamente una proteina G specifica. La proteina G a sua volta stimola o inibisce una adenilil ciclasi che catalizza immediatamente la formazione di cAMP dall'ATP o inibisce la formazione di cAMP. Nella conversione di ATP in cAMP, si forma contemporaneamente un pirofosfato con due gruppi fosfato. Il pirofosfato si scompone immediatamente in due fosfati. Questo rende impossibile una reazione all'ATP. La regolazione delle adenilil ciclasi avviene quindi attraverso l'influenza delle proteine ​​G. Il cAMP formato ha molte funzioni nell'organismo. Attiva la proteina enzimatica chinasi A.

La proteina chinasi A a sua volta catalizza la fosforilazione di vari enzimi e regola quindi il metabolismo. La fosforilazione attiva o inibisce gli enzimi corrispondenti. Se si tratta di attivazione o inibizione dipende dai rispettivi enzimi. Tramite l'ormone della catena di reazione, il recettore, il rilascio di proteine ​​G, l'attivazione / inibizione dell'adenilil ciclasi, la formazione di cAMP dall'ATP e la stimolazione della proteina chinasi A, l'effetto di alcuni ormoni è mediato sul sito bersaglio.

Questi ormoni e messaggeri includono glucagone, ACTH, epinefrina, noradrenalina, dopamina, ossitocina, istamina e altri. Oltre ad attivare la proteina chinasi A, il cAMP stimola anche l'espressione genica per alcuni ormoni ed enzimi. Questo vale, tra l'altro, per gli ormoni paratiroideo, peptide intestinale vasoattivo (VIP) o somatostatina.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Le ciclasi di adenile si presentano ovunque nella natura vivente. Tutti gli organismi eucariotici e alcuni procariotici usano adenilil ciclasi per produrre il comune cAMP del secondo messaggero. Negli eucarioti, le adenilil ciclasi si trovano sulla superficie della membrana delle cellule del corpo. Da lì trasmettono i segnali degli ormoni e di determinate sostanze messaggere nella cellula, dove si innescano varie reazioni.

Malattie e disturbi

Difetti e disturbi nell'intero sistema di trasmissione dei segnali possono causare una varietà di malattie. Modifiche genetiche a vari enzimi coinvolti, tra cui le adenilil ciclasi, svolgono un ruolo importante qui. Ci sono anche teorie che ipotizzano che la maggior parte delle malattie sia dovuta a trasduzione del segnale difettosa dalla membrana cellulare all'interno della cellula.

La malattia ha sia una riduzione che una maggiore trasduzione del segnale dalla superficie cellulare all'interno della cellula. Gli esempi includono la retinite pigmentosa dell'occhio o il diabete insipido renale Molte malattie endocrine si basano sulla ridotta trasduzione del segnale. Lo stesso vale per l'insufficienza cardiaca. L'aumento della trasduzione del segnale porta a valori di cAMP costantemente aumentati. Si tratta di un'eccitazione costante, che si manifesta in varie malattie come l'insufficienza cardiaca o disturbi psicologici.

Oltre all'insufficienza cardiaca, possono essere favoriti disturbi come dipendenze (ad es. Alcolismo), schizofrenia, Alzheimer, asma e altri. È allo studio anche l'influenza dei disturbi della trasduzione del segnale sullo sviluppo di malattie come diabete mellito, arteriosclerosi, ipertensione o crescita tumorale. Le malattie autoimmuni, come la colite ulcerosa, possono essere dovute a trasduzione del segnale difettosa. Nel colera viene prodotta una tossina batterica che provoca un'attivazione permanente dell'adenilil ciclasi.

Il livello di cAMP è quindi aumentato perché le corrispondenti adenilil ciclasi attivate ormonalmente non sono inibite. Anche nella pertosse (pertosse) il livello di mAMP è aumentato. Qui manca l'inibizione della proteina G inibitrice dell'adenilil ciclasi. Ciò aumenta la concentrazione di adenilil ciclasi. Molte modificazioni genetiche degli enzimi (comprese le adenilil ciclasi) possono anche causare o promuovere malattie.

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