The adenylátcykláza nebo adenyl cykláza je enzym odpovědný za přeměnu vysokoenergetické molekuly ATP na cyklický AMP, důležitou signální molekulu, která aktivuje různé cyklicky závislé AMP proteiny s důležitými fyziologickými funkcemi.
Jeho aktivita je řízena různými faktory, jako je například společné působení hormonů, neurotransmiterů a dalších regulačních molekul různé povahy (dvojmocné ionty vápníku a G proteiny, abychom jmenovali alespoň některé)..
Hlavní význam tohoto enzymu spočívá v důležitosti produktu reakce, kterou katalyzuje, cyklického AMP, protože se podílí na řízení mnoha buněčných jevů souvisejících s metabolismem a vývojem, jakož i na reakci na různé vnější podněty..
V přírodě jednobuněčné organismy (relativně jednoduché) i velká a složitá mnohobuněčná zvířata používají cyklický AMP jako druhého posla, a tedy enzymy, které jej produkují..
Fylogenetické studie prokázaly, že tyto enzymy pocházejí od společného předka před oddělením eubakterií a eukaryot, což naznačuje, že cyklický AMP měl různé funkce, pravděpodobně související s produkcí ATP..
Je možné přijmout takové tvrzení, protože reakce katalyzovaná adenylátcyklázou je snadno reverzibilní, což lze zaznamenat při rovnovážné konstantě pro syntézu ATP (K.ekv ≈ 2,1 ± 0,2 10-9 Mdva).
Rejstřík článků
Většina eukaryotických adenylátcyklázových enzymů je spojena s plazmatickou membránou, ale v bakteriích a savčích spermatických buňkách se nacházejí jako rozpustné proteiny v cytosolu.
V kvasinkách a některých bakteriích jsou to proteiny periferní membrány, zatímco u určitých druhů améby jsou to molekuly s jediným transmembránovým segmentem.
Jsou to proteiny složené z velkých polypeptidových řetězců (s více než 1 000 aminokyselinovými zbytky), které procházejí plazmatickou membránou 12krát dvěma oblastmi složenými ze šesti transmembránových domén konformace alfa šroubovice..
Každá transmembránová oblast je oddělena velkou cytosolickou doménou, která je zodpovědná za katalytickou aktivitu..
Mezi eukaryotickými organismy jsou některé konzervované motivy ve fragmentu amino-koncové oblasti těchto enzymů, stejně jako cytoplazmatická doména kolem 40 kDa, která je ohraničena hydrofobními částmi.
Reakce, kterou tyto enzymy katalyzují, to znamená tvorba diesterové vazby prostřednictvím nukleofilního ataku skupiny OH v poloze 3 'na fosfátovou skupinu nukleosid trifosfátu v poloze 5', závisí na společném strukturním motivu známém jako doména Palm ".
Tato doména „dlaně“ se skládá z motivuβαβααβ„(„ Β “znamená β-skládané listy a„ α “alfa helixy) a má dva invariantní zbytky kyseliny asparagové, které koordinují dva kovové ionty odpovědné za katalýzu, kterými mohou být dvojmocné hořčíkové nebo hořečnaté ionty..
Mnoho studií souvisejících s kvartérní strukturou těchto enzymů odhalilo, že jejich katalytická jednotka existuje jako dimer, jehož tvorba závisí na transmembránových segmentech, které se během tvorby proteinu spojují v endoplazmatickém retikulu..
Bylo zjištěno, že stejně jako mnoho integrálních membránových proteinů, jako jsou G proteiny, ty s fosfatidylinositolovými kotvami a mnoho dalších, adenylcyklázy se nacházejí ve speciálních membránových oblastech nebo mikrodoménách známých jako „lipidové rafty“ "Lipidový vor").
Tyto membránové domény mohou mít průměr až stovek nanometrů a jsou složeny hlavně z cholesterolu a sfingolipidů s dlouhými a převážně nasycenými řetězci mastných kyselin, což je činí méně tekutými a umožňuje ubytování transmembránových segmentů různých proteinů.
Byly také nalezeny adenylátcyklázy spojené s podoblastmi lipidových vorů známých jako „caveolae“ (z angličtiny)Caveolae "), což jsou spíše invaginace membrány bohaté na cholesterol a s ním spojený protein zvaný kaveolin.
V přírodě existují tři dobře definované třídy adenylátcyklázy a dvě, které jsou v současné době předmětem diskuse..
- Třída I: jsou přítomny v mnoha gramnegativních bakteriích, jako jsou E-coli, například kde cyklický produkt AMP reakce má funkci ligandu pro transkripční faktory odpovědné za regulaci katabolických operonů.
- Třída II: nachází se v některých patogenech bakteriálních rodů, jako je Bacil nebo Bordetella, kde slouží jako extracelulární toxiny. Jsou to proteiny aktivované hostitelským kalmodulinem (chybí v bakteriích).
- Třída III: Jsou označovány jako „univerzální“ třída a fylogeneticky souvisí s guanylátcyklázami, které plní podobné funkce. Nacházejí se v prokaryotech i eukaryotech, kde jsou regulovány různými cestami.
U savců bylo klonováno a popsáno nejméně devět typů těchto enzymů, kódovaných devíti nezávislými geny a patřících do třídy III adenylcyklázy.
Sdílejí složité struktury a membránové topologie, stejně jako duplicitní katalytické domény, které jsou pro ně charakteristické..
U savců nomenklatura používaná k označení izoforem odpovídá písmenům AC (pro adenylátcykláza) a číslo od 1 do 9 (AC1 - AC9). Byly také popsány dvě varianty enzymu AC8.
Izoformy přítomné u těchto zvířat jsou homologní s ohledem na sekvenci primární struktury jejich katalytických míst a na trojrozměrnou strukturu. Zahrnutí jednoho z těchto enzymů do každého „typu“ souvisí hlavně s regulačními mechanismy, které působí na každou izoformu.
Mají vzorce exprese, které jsou často specifické pro tkáně. Všechny izoformy lze nalézt v mozku, i když některé jsou omezeny na konkrétní oblasti centrálního nervového systému.
Hlavní funkcí enzymů patřících do rodiny adenylátcyklázy je transformace ATP na cyklický AMP, a proto katalyzují tvorbu intramolekulární 3'-5 'diesterové vazby (reakce podobná reakci katalyzované DNA polymerázami) s uvolňováním pyrofosfátové molekuly.
U savců se různé varianty, kterých lze dosáhnout, týkaly buněčné proliferace, závislosti na ethanolu, synaptické plasticity, závislosti na drogách, cirkadiánního rytmu, čichové stimulace, učení a paměti..
Někteří autoři navrhli, že adenylátcyklázy mohou mít další funkci jako transportní molekuly nebo, stejně, jako kanálové proteiny a iontové transportéry..
Tyto hypotézy však byly testovány pouze na základě uspořádání nebo topologie transmembránových segmentů těchto enzymů, které sdílejí některé homologie nebo strukturní podobnosti (nikoli však sekvenci) s určitými iontovými transportními kanály..
Jak cyklický AMP, tak PPi (pyrofosfát), které jsou produkty reakce, mají funkce na buněčné úrovni; ale jejich důležitost závisí na organismu, kde se nacházejí.
Velká strukturální diverzita mezi adenylcyklázami prokazuje velkou náchylnost k více formám regulace, což jim umožňuje integrovat se do nejrůznějších buněčných signálních drah..
Katalytická aktivita některých z těchto enzymů závisí na alfa ketokyselinách, zatímco jiné mají mnohem složitější regulační mechanismy, které zahrnují regulační podjednotky (stimulací nebo inhibicí), které závisí například na vápníku a dalších obecně rozpustných faktorech, jakož i na jiných bílkoviny.
Mnoho adenylátcykláz je negativně regulováno podjednotkami některých G proteinů (inhibuje jejich funkci), zatímco jiné mají aktivační účinky.
Zatím žádné komentáře