Az adenilil-ciklák a lyázok osztályába tartoznak enzimek. Feladatuk a ciklikus cAMP katalizálása PO kötések hasításával az ATP-ből. Ennek során olyan jelátviteli kaszkádot váltanak ki, amely a szervezet számos különböző folyamatáért felelős.
Mi az az adenilil-cikláz?
Az adenilil-ciklusok közvetítik a hormonok vagy más küldöttek a sejt membrán a cellában lévő megfelelő hírvivőknek. Ezek úgynevezett liázok, amelyek enzimek amelyek hasítják a sajátos kötelékeket molekulák. Például lebontják a PO kötéseket (a foszfor és a oxigén). Feladatuk az ATP lebontásának katalizálása a második messenger cAMP-be. Ez G segítségével történik fehérjék. G fehérjék felelősek a jelátvitelért, amely a receptorok és a második messenger rendszerek között zajlik. Ebből a célból az adenilil-ciklázok rendelkeznek bizonyos jellegzetes szerkezetű doménekkel, amelyek kötődési helyként működnek az ATP és a G fehérjék. Ez a megkötés elindítja az adenilil-ciklusok katalitikus hatását, hogy az ATP-t mAMP-vé lebontják. A különféle adenililciklusok tervrajzai eltérnek. Mindazonáltal a megfelelő domének közösek. Az emberi adenilil-ciklázok esetében tíz izozim létezik, amelyek közül kilenc membránhoz kötött, és az egyik citoszol fehérjeként fordul elő a sejt belsejében a rekeszeken.
Funkció, cselekvés és szerepek
Az adenilil-ciklusok feladata a jelek külsõ továbbítása sejt membrán második küldötteken keresztül a cellában lévő hírnökökön keresztül. Ez minden eukarióta organizmusban igaz. Az adenilil-ciklázok azonban jelátalakítóként is szerepet játszanak a prokariótákban baktériumok. Így az adenilil-ciklusok három fő osztályra oszthatók. Az I. osztály Gram-negatív esetén hatásos baktériumok. A II. Osztályú adenilil-ciklázok nagy szerepet játszanak a kórokozókban baktériumok. Ezek a fertőzött gazdaszervezet fehérje kalmodulinjától függenek. A legnagyobb osztályt (III. Osztály) az összes eukarióta organizmusban megtalálható adenilil-ciklusok képviselik. Itt közvetítik a cselekvést hormonok. Ez magában foglalja a jelátvitelt a hormonok kívülről sejt membrán a cellában lévő hírvivő anyagokra. Ezek a hírvivő anyagok ekkor váltják ki a hormonok által elindított biokémiai reakciókat. Ennek során a megfelelő hormon kötődik receptorához, amely egyidejűleg felszabadítja egy specifikus G-fehérjét. A G-fehérje viszont stimulálja vagy gátolja az adenilil-ciklázt, amely azonnal katalizálni kezdi a cAMP képződését ATP-ből, vagy gátolja a cAMP képződését. Az ATP cAMP-vé történő átalakítása során pirofoszfát kettővel foszfát csoportok jönnek létre egyszerre. A pirofoszfát azonnal két foszfátra bomlik. Ez lehetetlenné teszi az ATP-re adott visszaválaszolást. Így az adenilil-ciklázok szabályozása a G-fehérjék hatására történik. A kialakult cAMP-nek több funkciója van a szervezetben. Aktiválja az protein-kináz A enzimet. A protein-kináz A viszont katalizálja a különböző foszforilációkat. enzimek és ezért szabályozási módon avatkozik be az anyagcserébe. A foszforilezés aktiválja vagy gátolja a megfelelő enzimeket. Az aktiváció vagy a gátlás az adott enzimektől függ. Így a reakciólánc hormon, receptor, G-fehérje felszabadulás, adenilil-cikláz aktiváció / gátlás, cAMP képződése ATP-ből és a protein-kináz A stimulálása révén bizonyos hormonok hatását közvetítik a célhely felé. Ezek a hormonok és hírvivők tartalmazzák glükagon, ACTH, adrenalin, noradrenalin, dopamin, oxitocin, hisztamin, és mások. A protein-kináz A aktiválása mellett a cAMP stimulálja is gén expresszió egyes hormonok és enzimek számára. Ez igaz a hormonokra mellékpajzsmirigy hormon, vazoaktív bélpeptid (VIP), vagy szomatosztatin, Többek között.
Kialakulás, előfordulás, tulajdonságok és optimális értékek
Az adenilil-ciklák az élő természetben mindenütt megtalálhatók. Valamennyi eukarióta és néhány prokarióta szervezet adenilil-ciklázokat használ a közös második messenger cAMP előállításához. Az eukariótákban az adenilil-ciklák a szomatikus sejtek membránfelületén helyezkednek el. Innen továbbítják a hormonok és bizonyos hírvivők szignáljait a sejtbe, ahol aztán különböző reakciók indulnak meg.
Betegségek és rendellenességek
A teljes jelátviteli rendszer hibái és rendellenességei sokféle betegséget okozhatnak. Nagy szerepet játszanak a különböző érintett enzimek genetikai változásai, ideértve az adenilil-ciklusokat is. Vannak olyan elméletek is, amelyek feltételezik, hogy a legtöbb betegség a sejtmembránból a sejt belsejébe történő hibás jelátvitelnek köszönhető. Mind a csökkent, mind a megnövekedett jelátvitel a sejtfelszínről a sejt belsejébe betegségértékű. Ilyen például a szembetegség retinitis pigmentosa vagy vese cukorbetegség insipidus. Számos endokrinológiai betegség a csökkent jelátvitelen alapul. Ugyanez vonatkozik a szív kudarc. A megnövekedett szignáltranszdukcióval tartósan megemelkedett cAMP-szint lép fel. Ez állandó izgatottságot eredményez, amely különféle betegségekben nyilvánul meg, mint pl szív kudarc vagy pszichológiai rendellenességek. Továbbá szív kudarc, olyan betegségek, mint függőségek (pl. alkoholizmus), skizofrénia, Alzheimer-kór betegség, asztma és mások előnyben részesülhetnek. A jelátviteli rendellenességek hatása olyan betegségek kialakulására, mint pl cukorbetegség mellitusz, érelmeszesedés, magas vérnyomás vagy a tumor növekedését is vizsgálják. Autoimmun betegségek mint például colitis ulcerosa oka lehet a hibás jelátvitel is. Ban ben kolera, bakteriális toxin keletkezik, amely az adenilil-cikláz állandó aktiválódását okozza. A cAMP-szint ezért megemelkedik, mert a megfelelő hormonálisan aktivált adenilil-ciklusok nincsenek gátolva. A pertussisban is megemelkedik az mAMP szint. Itt hiányzik az adenilil-ciklázisokat gátló G-fehérje gátlása. Ennek eredményeként a koncentráció az adenilil-ciklázok száma nő. Az enzimek számos genetikai változása (ideértve az adenilil-ciklusokat is) betegségeket okozhat vagy elősegíthet.
