ЦИКЛИЧКИ ПОЈАЧАЛО: СТРУКТУРА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Циклични АМП или аденозин 3 ', 5'-монофосфат је циклични нуклеотид који функционише као секундарни Мессенгер је део основних елемената биохемијске интрацелуларног контроле и комуникације у многим живим организмима.

Његово постојање демонстрирали су пре готово 70 година Сутхерланд и Ралл (1958), који су описали феномен накупљања овог нуклеотида у ћелијама јетре као резултат администрације епинефрина (адреналина).

Хемијска структура цикличког АМП (Извор: Весалиус виа Викимедиа Цоммонс)

Од свог открића, циклични АМП је код сисара повезан са дејством многих хормона, са ендокрином и егзокрином секрецијом, са ослобађањем неуротрансмитера на синапси и неуромускуларним чворовима, између многих других функција.

Његову синтезу катализују три породице протеина повезаних са плазма мембраном познатом као аденил циклаза или аденилат циклаза, способна да ствара циклично једињење из АТП-а и ослобађа пирофосфат у ћелију.

С друге стране, његова деградација је посредована ензимима породице фосфодиестеразе, који су растворљиви протеини који се налазе углавном у цитосолу.

Ови ензими, а самим тим и циклички АМП, налазе се у веома разноликим организмима, једноставним као једноћелијске алге и многи други микроорганизми (бактерије и други) и сложени као вишећелијске животиње са компликованим сигналним путевима.

Иако је његово присуство у биљкама предмет расправе, постоје одређени докази који указују на то да неке врсте биљака поседују аденилат циклазу, иако његова функција није на задовољавајући начин утврђена.

Структура

Хемијска структура цикличког АМП-а је расветљена рендгенском кристалографијом и студијама протонске нуклеарне магнетне резонанце.

Ово је циклички молекул стабилан на топлоту („топлотно стабилан“) и стабилнији на алкалну хидролизу од његовог нецикличког колеге, АМП или аденозин монофосфата.

Као и сви фосфатни нуклеотиди, циклични АМП има фосфатну групу везану за угљеник кисеоник на положају 5 'молекуле рибозе, која је заузврат повезана са хетероцикличком азотном базом у прстену преко угљеника на положају 1'. а то одговара аденину.

Фосфатна група шећера рибозе, за разлику од нецикличних фосфатних нуклеотида, фузионирана је у трансу кроз фосфодиестерску везу са оксигенима угљеника на положајима рибозе на 3 'и 5' (3 ', 5'- транс-фузионирани фосфат).

Ово везивање ограничава кретање фуранског прстена који формира рибозу и затвара фосфатну групу у „столици“.

У поређењу са нецикличким нуклеотидима, циклични АМП и други сродни нуклеотиди мањи су молекули нижег поларитета, што је важан фактор за њихову диференцијацију од протеина који на њих реагују.

Конформација гликозидне везе која настаје између рибозе и аденинског прстена има одређену слободу ротације. Ово је такође важан структурни параметар за његово разликовање од осталих нуклеотида (није само идентитет азотне базе).

Карактеристике

Као секундарни гласник, циклични АМП учествује у активирању многих сигнализационих процеса (после његове синтезе) или у активирању различитих ензима „низводно“ у сигналној каскади којом се производи.

Учествује у јетреној гликогенолизи и у ослобађању инсулина из панкреаса, у ослобађању амилазе из пљувачних жлезда и у деловању естрогена у матерници.

Има универзалне функције у контроли експресије гена и у интеграцији више метаболичких функција. Многи цитокини користе и калцијум и циклични АМП да би извршили своје функције.

Међу хормоне који користе циклични АМП у својим сигналним процесима (било повећањем или смањењем његове интрацелуларне концентрације) могу се укључити катехоламини, глукагон, вазопресин, паратиреоидни хормон, простагландини, инсулин, мелатонин и адреналин, између осталих.

Још једна од његових многих функција је инхибиција раста, диференцијације и пролиферације Т ћелија код сисара, вероватно активацијом или индукцијом репрессора регулаторних цитокина ових процеса у таквим ћелијама.

Циклички АМП и аденилат циклазе који га производе такође су повезани са функцијом многих протеинских рецептора повезаних са Г протеинима, који су повезани са различитим механизмима сигнализације и другим важним ћелијским процесима.

У метаболизму глукозе

Код сисара циклични АМП има улогу у регулисању гликолитичког и глуконеогеног пута кроз инхибицију активности ензима фосхофруктокиназа 2 (ПФК-2), који катализује другу реакцију гликолизе.

Механизам укључује учешће хормона глукагона у активацији хепатичке аденилат циклазе, што узрокује значајно повећање концентрације цикличног АМП.

Овај циклични АМП активира протеин-киназу зависну од цАМП која фосфорује и инхибира активност фосхофруктокиназе ПФК-2, што је бифункционални ензим са активношћу фруктозе бисфосфатазе.

Како се одвија процес сигнализације који укључује циклични АМП?

Први гласник (променљиве хемијске природе) који достигне одређену ћелију као спољашњи стимуланс интеракцију са ензимом аденилат циклаза у плазма мембрани, индукујући производњу цикличног АМП.

Повећање концентрације цикличког АМП делује између активирања других фактора (углавном ензимских) који имају додатне функције у инхибицији или активацији метаболичких процеса или транскрипцији гена, између осталог.

Ко активира циклички АМП?

Једна од главних функција повезаних са овим регулаторним молекулом је активирање ензима фосфорилазе или киназе, који катализују додавање или уклањање фосфорилних група другим протеинима и ензимима.

Обично је побуђивање ћелије праћено повећањем концентрације цикличког АМП-а, упоредо са повећањем транспорта калцијума у ​​ћелију која има функцију у активирању цикличних ензима аденил-циклазе који производе АМП.

И синтеза и пренос поруке и разградња цикличког АМП у ћелијама су фино регулисани процеси који учествују у одржавању телесне хомеостазе.

Референце

1. Бопп, Т., Бецкер, Ц., Клеин, М., Клеин-хеßлинг, С., Палметсхофер, А., Серфл, Е.,… Сцхмитт, Е. (2007). Циклични аденозин монофосфат је кључна компонента регулаторне супресије посредоване Т ћелијама. Часопис за експерименталну медицину, 204 (6), 1303–1310.
2. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.).
3. Невтон, РП, и Смитх, ЦЈ (2004). Циклични нуклеотиди, 65, 2423–2437.
4. Расмуссен, Х. (1970). Ћелијска комуникација, калцијум јони и циклични аденосин монофосфат. Наука, 170, 404-412.
5. Расмуссен, Х., и Тененхоусе, А. (1968). Циклични аденосин монофосфат, Ца ++ и мембране. Биохемија, 59, 1364-1370.