Adenylylsyklaser hører til lyasene som en klasse av enzymer. Deres funksjon er å katalysere syklisk cAMP ved å spalte PO-obligasjoner fra ATP. Ved å gjøre det utløser de en signalkaskade som er ansvarlig for mange forskjellige prosesser i organismen.
Hva er en adenylylsyklase?
Adenylyl-sykluser formidler effekter av hormoner eller andre budbringere utenfra cellemembran til tilsvarende budbringere inne i cellen. De er såkalte lyaser, som er enzymer som spalter spesifikke obligasjoner i molekyler. For eksempel klyver de PO-obligasjoner (bånd mellom fosfor og oksygen). Deres oppgave er å katalysere sammenbruddet av ATP til den andre messenger-cAMP. Dette gjøres ved hjelp av G proteiner. G proteiner er ansvarlig for signaltransduksjonene som finner sted mellom reseptorer og andre messenger-systemer. For dette formålet har adenylylsyklusene visse domener med en karakteristisk struktur, som fungerer som bindingssteder for ATP og G proteiner. Denne bindingen initierer den katalytiske virkningen av adenylylsyklusene for å nedbryte ATP til mAMP. Tegningene til de forskjellige adenylsyklasene er forskjellige. Imidlertid har de alle de tilhørende domenene til felles. For humane adenylylsyklaser er det ti isozymer, hvorav ni er membranbundet, og den ene opptrer som et cytosolisk protein inne i cellen på avdelingene.
Funksjon, handling og roller
Funksjonen til adenylylsyklaser er å overføre signaler fra det ytre cellemembran via andre budbringere til budbringere inne i cellen. Dette gjelder i alle eukaryote organismer. Imidlertid spiller adenylylsykloser også en rolle som signaltransdusere i prokaryotisk bakterie. Dermed er adenylsyklaser delt inn i tre hovedklasser. Klasse I er effektiv i gramnegativ bakterie. Klasse II adenylylsykloser spiller en viktig rolle i patogen bakterie. De er avhengige av proteinkalmodulinet til den infiserte vertsorganismen. Den største klassen (klasse III) er representert av adenylsyklasene som finnes i alle eukaryote organismer. Her formidler de handlingen av hormoner. Dette innebærer signaltransduksjon fra hormoner fra det ytre cellemembran til messengerstoffene inne i cellen. Disse messenger-stoffene utløser deretter de biokjemiske reaksjonene initiert av hormonene. I prosessen binder det tilsvarende hormonet seg til reseptoren, som samtidig frigjør et spesifikt G-protein. G-proteinet stimulerer eller hemmer i sin tur en adenylylsyklase, som umiddelbart begynner å katalysere dannelsen av cAMP fra ATP eller hemmer dannelsen av cAMP. Under omdannelsen av ATP til cAMP, et pyrofosfat med to fosfat grupper dannes samtidig. Pyrofosfat brytes umiddelbart ned i to fosfater. Dette gjør en backreaksjon på ATP umulig. Dermed skjer reguleringen av adenylylsyklaser gjennom påvirkning av G-proteiner. Den dannede cAMP har flere funksjoner i organismen. Det aktiverer enzymproteinkinase A. Proteinkinase A katalyserer i sin tur fosforylering av forskjellige enzymer og griper derfor inn i stoffskiftet på en regulatorisk måte. Fosforylering aktiverer eller hemmer de tilsvarende enzymene. Hvorvidt aktivering eller inhibering skjer, avhenger av de respektive enzymene. Via reaksjonskjedehormonet, reseptoren, G-proteinfrigivelse, adenylylsyklase-aktivering / inhibering, dannelse av cAMP fra ATP og stimulering av proteinkinase A, blir virkningen av visse hormoner formidlet til målstedet. Disse hormonene og budbringerne inkluderer glukagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oxytocin, histamin, og andre. I tillegg til å aktivere proteinkinase A, stimulerer cAMP også gen uttrykk for noen hormoner og enzymer. Dette gjelder hormonene parathyreoideahormon, vasoaktivt tarmpeptid (VIP), eller somatostatin, Blant andre.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Adenylylsyklaser finnes overalt i animert natur. Alle eukaryote og noen prokaryote organismer bruker adenylylsyklaser for å produsere den felles andre messenger-cAMP. I eukaryoter er adenylylsyklusser lokalisert på membranoverflaten til somatiske celler. Derfra videreformidler de signaler fra hormoner og visse budbringere inn i cellen, hvor ulike reaksjoner deretter startes.
Sykdommer og lidelser
Mangler og forstyrrelser i hele signaloverføringssystemet kan forårsake et bredt spekter av sykdommer. Genetiske endringer i forskjellige involverte enzymer, inkludert adenylylsykloser, spiller en viktig rolle. Det er til og med teorier som antar at de fleste sykdommer skyldes mangelfull signaltransduksjon fra cellemembranen til celleinteriøret. Både redusert og økt signaltransduksjon fra celleoverflaten til celleinteriøret har sykdomsverdi. Eksempler inkluderer øyesykdommen retinitis pigmentosa eller nyre diabetes insipidus. Mange endokrinologiske sykdommer er basert på redusert signaltransduksjon. Det samme gjelder for hjerte feil. Med økt signaltransduksjon oppstår permanent forhøyede cAMP-nivåer. Dette resulterer i konstant uro, som manifesterer seg i forskjellige sykdommer som f.eks hjerte svikt eller psykiske lidelser. I tillegg til hjerte svikt, slike sykdommer som avhengighet (f.eks. alkoholisme), schizofreni, Alzheimers sykdom, astma og andre kan bli favorisert. Påvirkningen av signaltransduksjonsforstyrrelser på utviklingen av slike sykdommer som diabetes mellitus, arteriosklerose, hypertensjon eller tumorvekst blir også undersøkt. autoimmune sykdommer slik som ulcerøs kolitt kan også skyldes defekt signaltransduksjon. I kolera, produseres et bakterietoksin som forårsaker permanent aktivering av adenylylsyklase. CAMP-nivået er derfor forhøyet fordi de tilsvarende hormonelt aktiverte adenylylsyklusene ikke inhiberes. MAMP-nivået er også forhøyet i kikhoste. Her er inhibering av G-proteinet, som er hemmende for adenylylsyklaser, fraværende. Som et resultat ble den konsentrasjon av adenylylsyklaser øker. Mange genetiske endringer i enzymer (inkludert adenylylsyklaser) kan også forårsake eller fremme sykdom.
