SYKLINEN VAHVISTIN: RAKENNE JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Syklisen AMP tai adenosiini-3', 5'-monofosfaatti on syklinen nukleotidi, joka toimii toisiolähettianalyyseissä ja on osa peruselementit biokemiallisten solunsisäisen ohjaus ja viestintä monissa elävissä organismeissa.

Sutherland ja Rall (1958) osoittivat sen olemassaolon melkein 70 vuotta sitten. He kuvasivat tämän nukleotidin kertymistä maksasoluihin seurauksena epinefriinin (adrenaliinin) antamisesta.

Syklisen AMP: n kemiallinen rakenne (Lähde: Wesalius Wikimedia Commonsin kautta)

Löytöstään lähtien syklisen AMP: n yhdistäminen nisäkkäillä on liittynyt monien hormonien toimintaan, endokriinisiin ja eksokriiniseen eritykseen, ja välittäjäaineiden vapautumiseen synapsissa ja neuromuskulaarisissa liittymissä, monien muiden toimintojen joukossa.

Sen synteesiä katalysoivat kolme proteiiniryhmää, jotka liittyvät plasman kalvoon, jotka tunnetaan nimellä adenyylisyklaasit tai adenylaattisyklaasit, jotka kykenevät tuottamaan syklisen yhdisteen ATP: stä ja vapauttamaan pyrofosfaatin solun sisäpuolelle.

Sen hajoamista puolestaan ​​välittävät fosfodiesteraasiperheen entsyymit, jotka ovat pääasiassa sytosolista löytyviä liukoisia proteiineja.

Näitä entsyymejä ja siten syklisiä AMP: tä löytyy erittäin monimuotoisista organismeista, niin yksinkertaisista kuin yksisoluisista leväistä ja monista muista mikro-organismeista (bakteerit ja muut) ja yhtä monimutkaisista kuin monisoluisista eläimistä, joilla on monimutkaisia ​​signalointireittejä.

Vaikka sen esiintyminen kasveissa on keskustelun aihe, on olemassa tiettyjä todisteita, jotka osoittavat, että joillakin kasvilajeilla on adenylaattisyklaasiaktiivisuutta, vaikka sen toimintaa ei ole määritetty tyydyttävästi.

Rakenne

Syklisen AMP: n kemiallinen rakenne on selvitetty röntgenkristallografialla ja protonin ydinmagneettiresonanssitutkimuksilla.

Tämä on syklinen molekyyli, joka on stabiili lämmölle ("lämmönkestävä") ja stabiilimpi alkaliselle hydrolyysille kuin sen epäsyklinen vastine, AMP tai adenosiinimonofosfaatti.

Kuten kaikissa fosfaatinukleotideissa, syklisessä AMP: ssä on fosfaattiryhmä, joka on kiinnittynyt hiilihappoon riboosimolekyylin 5'-asemassa, joka puolestaan ​​on kiinnittynyt heterosyklisiin rengastyppipohjiin hiilen kautta 1'-asemassa. ja se vastaa adeniinia.

Riboosisokerin fosfaattiryhmä, toisin kuin ei-sykliset fosfaatinukleotidit, fuusioituu trans-muodossa fosfodiesterisidoksen kautta hiilien hapeiden kanssa riboosin 3'- ja 5'-asemissa (3 ', 5'- transfuusioitunut fosfaatti).

Tämä sitoutuminen rajoittaa furaanirenkaan liikettä, joka muodostaa riboosin ja sulkee fosfaattiryhmän "tuolin" konformaatiossa.

Ei-syklisiin nukleotideihin verrattuna sykliset AMP ja muut läheiset nukleotidit ovat pienempiä molekyylejä, joilla on alhaisempi polaarisuus, mikä on tärkeä tekijä niiden erilaistumiselle proteiineilla, jotka vastaavat niihin.

Riboosin ja adeniinirenkaan välissä tapahtuvalla glykosidisidoksen konformaatiolla on jonkin verran pyörimisvapautta. Tämä on myös tärkeä rakenneparametri sen erottamiseksi muista nukleotideista (ei vain typpipohjaisen identiteetin identiteetti).

ominaisuudet

Toissijaisena viestinlähettäjänä syklinen AMP osallistuu monien signalointiprosessien aktivointiin (sen synteesin jälkeen) tai erilaisten entsyymien aktivointiin "alavirtaan" signalointikaskadissa, jonka kautta se tuotetaan.

Se osallistuu maksan glykogenolyysiin ja insuliinin vapautumiseen haimasta, amylaasin vapauttamiseen sylkirauhasista ja estrogeenin vaikutuksesta kohdussa.

Sillä on yleisiä toimintoja geenien ilmentymisen hallitsemisessa ja monien metabolisten toimintojen integroinnissa. Monet sytokiinit käyttävät sekä kalsiumia että syklisiä AMP: tä toimintojensa suorittamiseen.

Hormonien joukossa, jotka käyttävät syklistä AMP: tä signalointiprosesseissaan (joko lisäämällä tai vähentämällä sen solunsisäistä konsentraatiota), voidaan sisällyttää katekoliamiineja, glukagonia, vasopressiinia, lisäkilpirauhashormonia, prostaglandiineja, insuliinia, melatoniinia ja adrenaliini, mm.

Toinen sen monista toiminnoista on estää T-solujen kasvua, erilaistumista ja lisääntymistä nisäkkäissä, luultavasti aktivoimalla tai indusoimalla näiden prosessien säätelevien sytokiinien repressori tällaisissa soluissa.

Syklinen AMP ja sitä tuottavat adenylaattisyklaasit liittyvät myös monien G-proteiiniin kytkettyjen proteiinireseptoreiden toimintaan, jotka liittyvät erilaisiin signalointimekanismeihin ja muihin tärkeisiin soluprosesseihin.

Verensokeriaineenvaihdunnassa

Nisäkkäillä syklisellä AMP: llä on rooli glykolyyttisen ja glukoneogeenisen reitin säätelyssä estämällä entsyymin fosfofruktokinaasi 2 (PFK-2) aktiivisuutta, joka katalysoi glykolyysiin toista reaktiota.

Mekanismiin sisältyy glukagonhormonin osallistuminen maksan adenylaattisyklaasin aktivaatioon, mikä aiheuttaa syklisen AMP: n pitoisuuden huomattavan kasvun.

Tämä syklinen AMP aktivoi cAMP-riippuvaisen proteiinikinaasin, joka fosforyloi ja estää PFK-2: n fosfofruktokinaasiaktiivisuutta, joka on bifunktionaalinen entsyymi, jolla on fruktoosibisfosfataasiaktiivisuus.

Kuinka sykliseen AMP: hen liittyvä signalointiprosessi tapahtuu?

Ensimmäinen (vaihtelevan kemiallisen luonteen omaava) lähetti, joka saavuttaa tietyn solun ulkoisena ärsykkeenä, on vuorovaikutuksessa plasmamembraanin adenylaattisyklaasientsyymin kanssa, indusoimalla syklisen AMP: n tuotantoa.

Syklisen AMP: n pitoisuuden nousu aktivoi muita tekijöitä (yleensä entsymaattisia), joilla on lisätoimintoja muun muassa metabolisten prosessien tai geenin transkription estämisessä tai aktivoinnissa.

Kuka syklinen AMP aktivoituu?

Yksi tähän säätelymolekyyliin liittyvistä päätoiminnoista on fosforylaasi- tai kinaasientsyymien aktivointi, jotka katalysoivat fosforyyliryhmien lisäämistä tai poistamista muihin proteiineihin ja entsyymeihin.

Normaalisti solun viritykseen liittyy syklisen AMP: n pitoisuuden nousu, samanaikaisesti lisääntyneen kalsiumin kuljetuksen kanssa soluun, jolla on tehtävät syklisen AMP: tä tuottavien adenyylisyklaasientsyymien aktivoinnissa.

Sekä viestin synteesi ja välitys että syklisen AMP: n hajoaminen soluissa ovat hienosäädettyjä prosesseja, jotka osallistuvat kehon homeostaasin ylläpitämiseen.

Viitteet

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Syklinen adenosiinimonofosfaatti on tärkeä komponentti T-solujen välittämässä säätelyssä. The Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
3. Newton, RP, ja Smith, CJ (2004). Sykliset nukleotidit, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Solukommunikaatio, kalsiumioni ja syklinen adenosiinimonofosfaatti. Science, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Syklinen adenosiinimonofosfaatti, Ca ++ ja kalvot. Biochemistry, 59, 1364 - 1370.