Adenylyl cyclases

Adenylyl cyclases được tính như một lớp enzyme đối với lyase. Nhiệm vụ của chúng là xúc tác cAMP tuần hoàn bằng cách phân cắt các liên kết P-O khỏi ATP. Khi làm như vậy, chúng kích hoạt một tầng tín hiệu chịu trách nhiệm cho nhiều quá trình khác nhau trong cơ thể sinh vật.

Adenylyl cyclase là gì?

Các adenylyl cyclases làm trung gian tác động của các hormone hoặc các chất truyền tin khác từ bên ngoài màng tế bào đến các chất truyền tin tương ứng bên trong tế bào. Chúng được gọi là lyase, hoạt động như các enzym để phá vỡ các liên kết cụ thể trong phân tử. Ví dụ, chúng tách các liên kết P-O (liên kết giữa phốt pho và ôxy).

Nhiệm vụ của bạn là xúc tác sự phân hủy ATP thành cAMP truyền tin thứ hai. Điều này được thực hiện với sự trợ giúp của G protein. Protein G chịu trách nhiệm về sự truyền tín hiệu (truyền tín hiệu) diễn ra giữa các thụ thể và hệ thống truyền tin thứ hai. Vì vậy, các adenylyl cyclase có một số vùng nhất định với cấu trúc đặc trưng, ​​hoạt động như các vị trí liên kết với các protein ATP và G.

Liên kết này bắt đầu hiệu ứng xúc tác của các xyclase adenylyl để phân hủy ATP thành mAMP. Các kế hoạch xây dựng của các xyclase adenylyl khác nhau là khác nhau. Tuy nhiên, tất cả chúng đều có các miền tương ứng chung. Có mười isoenzyme cho adenylyl cyclase của người, chín trong số đó có liên kết màng và một loại xuất hiện dưới dạng protein tế bào bên trong tế bào trên các ngăn.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Nhiệm vụ của adenylyl cyclases là truyền tín hiệu từ màng ngoài tế bào đến các chất truyền tin bên trong tế bào thông qua sứ giả thứ hai. Điều này áp dụng cho tất cả các sinh vật nhân chuẩn. Nhưng adenylyl cyclases cũng đóng một vai trò như chất truyền tín hiệu trong vi khuẩn nhân sơ. Các xyclase adenylyl được chia thành ba lớp chính.

Loại I có hiệu quả đối với vi khuẩn gram âm. Các adenylyl cyclases loại II đóng vai trò chính trong vi khuẩn gây bệnh. Chúng phụ thuộc vào protein calmodulin của sinh vật chủ bị nhiễm bệnh. Lớp lớn nhất (lớp III) được đại diện bởi các xyclase adenylyl xuất hiện trong tất cả các sinh vật nhân thực. Ở đây chúng là trung gian tác động của các hoocmon. Vì mục đích này, các hormone truyền tín hiệu từ màng tế bào bên ngoài đến các chất truyền tin bên trong tế bào. Các chất truyền tin này sau đó sẽ kích hoạt các phản ứng sinh hóa được khởi động bởi các hormone.

Hormone tương ứng liên kết với thụ thể của nó, đồng thời giải phóng một protein G nhất định. Đến lượt nó, protein G lại kích thích hoặc ức chế một adenylyl cyclase, ngay lập tức bắt đầu xúc tác sự hình thành cAMP từ ATP hoặc ức chế sự hình thành cAMP. Khi ATP được chuyển thành cAMP, một pyrophosphat có hai nhóm photphat được hình thành cùng một lúc. Pyrophosphat ngay lập tức bị phân hủy thành hai photphat. Điều này làm cho phản ứng ngược lại với ATP là không thể. Do đó, các adenylyl cyclase được điều chỉnh bởi ảnh hưởng của các protein G. CAMP được hình thành có nhiều chức năng khác nhau trong cơ thể sinh vật. Nó kích hoạt enzyme protein kinase A.

Đến lượt mình, protein kinase A lại xúc tác cho quá trình phosphoryl hóa của các enzym khác nhau và do đó can thiệp để điều chỉnh sự trao đổi chất. Quá trình phosphoryl hóa kích hoạt hoặc ức chế các enzym tương ứng. Việc kích hoạt hay ức chế phụ thuộc vào loại enzym cụ thể. Thông qua hormone chuỗi phản ứng, thụ thể, giải phóng protein G, kích hoạt / ức chế adenylyl cyclase, hình thành cAMP từ ATP và kích thích protein kinase A, tác dụng của một số hormone nhất định được truyền tải đến vị trí đích.

Các hormone và chất truyền tin này bao gồm glucagon, ACTH, adrenaline, noradrenaline, dopamine, oxytocin, histamine và những chất khác. Ngoài việc kích hoạt protein kinase A, cAMP còn kích thích biểu hiện gen đối với một số hormone và enzyme. Điều này áp dụng cho các hormone nội tiết tố tuyến cận giáp, peptide hoạt tính đường ruột (VIP) và somatostatin, trong số những loại khác.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Adenylyl cyclases xuất hiện ở khắp mọi nơi trong tự nhiên. Tất cả sinh vật nhân chuẩn và một số sinh vật nhân sơ sử dụng adenylyl cyclases để tạo ra cAMP truyền tin thứ hai phổ biến. Ở sinh vật nhân thực, các adenylyl cyclase nằm trên bề mặt màng tế bào cơ thể. Từ đó, chúng chuyển tiếp các tín hiệu từ các hormone và một số chất truyền tin đến tế bào, nơi các phản ứng khác nhau sau đó được kích hoạt.

Bệnh & Rối loạn

Nhiều loại bệnh có thể phát sinh từ các khiếm khuyết và nhiễu trong toàn bộ hệ thống truyền dẫn tín hiệu. Những thay đổi di truyền trong các enzym khác nhau liên quan, bao gồm cả adenylyl cyclases, đóng một vai trò quan trọng. Thậm chí có giả thuyết cho rằng hầu hết các bệnh có thể bắt nguồn từ quá trình truyền tín hiệu bị lỗi từ màng tế bào vào bên trong tế bào.

Cả sự giảm và tăng sự truyền tín hiệu từ bề mặt tế bào vào bên trong tế bào đều có giá trị bệnh tật. Ví dụ về điều này bao gồm bệnh mắt viêm võng mạc sắc tố hoặc bệnh thận đái tháo nhạt. Nhiều bệnh nội tiết dựa trên sự giảm truyền tín hiệu. Điều này cũng đúng với bệnh suy tim. Tăng truyền tín hiệu dẫn đến giá trị cAMP tăng vĩnh viễn. Thường xuyên có cảm giác hưng phấn, biểu hiện ở nhiều bệnh khác nhau như suy tim hoặc rối loạn tâm lý.

Ngoài suy tim, các bệnh như nghiện ngập (ví dụ như nghiện rượu), tâm thần phân liệt, Alzheimer, hen suyễn và những bệnh khác cũng có thể được ưa chuộng. Ảnh hưởng của rối loạn dẫn truyền tín hiệu đến sự phát triển của các bệnh như đái tháo đường, xơ cứng động mạch, huyết áp cao hoặc sự phát triển của khối u cũng đang được nghiên cứu. Các bệnh tự miễn như viêm loét đại tràng cũng có thể do quá trình truyền tín hiệu bị lỗi. Trong bệnh tả, một loại độc tố vi khuẩn được tạo ra, gây kích hoạt vĩnh viễn adenylyl cyclase.

Mức cAMP tăng lên do các adenylyl cyclases được kích hoạt bằng nội tiết tố tương ứng không bị ức chế. Nồng độ mAMP cũng tăng lên trong bệnh ho gà (ho gà). Ở đây, sự ức chế của protein G, chất ức chế đối với adenylyl cyclases, bị thiếu. Điều này làm tăng nồng độ của các xyclase adenylyl. Nhiều thay đổi di truyền đối với các enzym (bao gồm cả adenylyl cyclases) có thể gây ra hoặc thúc đẩy bệnh tật.