Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Циклический аденозинмонофосфат
Cyclic-AMPchemdraw.png
Циклический-аденозин-монофосфат-3D-balls.png
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.448 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
MeSHЦиклический + AMP
UNII
Характеристики
C 10 H 11 N 5 O 6 P
Молярная масса329,206 г / моль
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Циклический аденозинмонофосфат ( цАМФ , циклический АМФ или 3 ', 5'-циклический аденозинмонофосфат ) является вторым посредником, важным во многих биологических процессах. цАМФ является производным аденозинтрифосфата (АТФ) и используется для передачи внутриклеточного сигнала во многих различных организмах, передавая цАМФ-зависимый путь . Его не следует путать с 5'- AMP-активированной протеинкиназой ( AMP-активированной протеинкиназой ).

История [ править ]

Граф Сазерленд из Университета Вандербильта получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1971 году «за открытия, касающиеся механизмов действия гормонов», особенно адреналина, через посредников (таких как циклический аденозинмонофосфат, циклический АМФ).

Синтез [ править ]

Циклический АМФ синтезируется из АТФ с помощью аденилатциклазов , расположенных на внутренней стороне мембраны плазмы и якорь в различных местах внутри клетки. [1] Аденилатциклаза активируется рядом сигнальных молекул через активацию рецепторов G ( G s ) -белка, стимулирующих аденилатциклазу . Аденилатциклаза ингибируется агонистами аденилатциклазы, ингибирующими G (G i ) -белковые рецепторы. Аденилатциклаза печени сильнее реагирует на глюкагон, а мышечная аденилатциклаза сильнее реагирует на адреналин.

Разложение цАМФ на АМФ катализируется ферментом фосфодиэстеразой .

Функции [ править ]

цАМФ является вторым мессенджером , используемым для передачи внутриклеточного сигнала, такого как передача в клетки эффектов таких гормонов, как глюкагон и адреналин , которые не могут проходить через плазматическую мембрану. Он также участвует в активации протеинкиназ . Кроме того, цАМФ связывается и регулирует функцию ионных каналов, таких как каналы HCN, и некоторых других белков, связывающих циклические нуклеотиды, таких как Epac1 и RAPGEF2 .

Роль в эукариотических клетках [ править ]

Основная статья: функция цАМФ-зависимой протеинкиназы

цАМФ связан с функцией киназ в нескольких биохимических процессах, включая регуляцию гликогена , сахара и метаболизма липидов . [2]

У эукариот циклический АМФ работает путем активации протеинкиназы A (PKA или цАМФ-зависимая протеинкиназа ). ПКА обычно неактивен как тетрамерный холофермент , состоящий из двух каталитических и двух регуляторных единиц (C 2 R 2 ), при этом регуляторные единицы блокируют каталитические центры каталитических единиц.

Циклический АМФ связывается с определенными участками регуляторных единиц протеинкиназы и вызывает диссоциацию между регуляторными и каталитическими субъединицами, что позволяет этим каталитическим единицам фосфорилировать субстратные белки.

Активные субъединицы катализируют перенос фосфата от АТФ к специфическим сериновым или треониновым остаткам белковых субстратов. Фосфорилированные белки могут действовать непосредственно на ионные каналы клетки или могут становиться активированными или ингибируемыми ферментами. Протеинкиназа А также может фосфорилировать определенные белки, которые связываются с промоторными участками ДНК, вызывая увеличение транскрипции. Не все протеинкиназы реагируют на цАМФ. Некоторые классы протеинкиназ , включая протеинкиназу C, не зависят от цАМФ.

Дальнейшие эффекты в основном зависят от цАМФ-зависимой протеинкиназы , которая зависит от типа клетки.

Тем не менее, существуют некоторые второстепенные PKA-независимые функции цАМФ, например, активация кальциевых каналов , обеспечивающая второстепенный путь, посредством которого гормон, высвобождающий гормон роста, вызывает высвобождение гормона роста . [3] [4]

Однако мнение о том, что большинство эффектов цАМФ контролируется PKA, является устаревшим. В 1998 году было обнаружено семейство цАМФ-чувствительных белков с активностью фактора обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF). Их называют белками обмена, активируемыми цАМФ (Epac), и это семейство включает Epac1 и Epac2 . [5] Механизм активации аналогичен механизму PKA: домен GEF обычно маскируется N-концевой областью, содержащей домен связывания цАМФ. Когда цАМФ связывается, домен диссоциирует и обнажает уже активный домен GEF, позволяя Epac активировать небольшие Ras-подобные белки GTPase, такие как Rap1 .

Дополнительная роль секретируемого цАМФ в социальных амебах [ править ]

Смотрите также: Грибковое поведение

У видов Dictyostelium discoideum цАМФ действует вне клетки как секретируемый сигнал. Хемотаксическая агрегации клеток организована периодическими волнами цАМФ, распространяющихся между ячейками на расстояниях размером в несколько сантиметров. Волны являются результатом регулируемого производства и секреции внеклеточного цАМФ и спонтанного биологического осциллятора, который инициирует волны в центрах территорий. [ необходима цитата ]

Роль в бактериях [ править ]

У бактерий уровень цАМФ варьируется в зависимости от среды, используемой для роста. В частности, цАМФ низкий, когда источником углерода является глюкоза. Это происходит за счет ингибирования фермента, продуцирующего цАМФ, аденилатциклазы , как побочного эффекта транспорта глюкозы в клетку. Белок рецептора фактора транскрипции цАМФ (CRP), также называемый CAP (протеин-активатор гена катаболита), образует комплекс с цАМФ и тем самым активируется для связывания с ДНК. CRP-cAMP увеличивает экспрессию большого количества генов, включая некоторые кодирующие ферменты, которые могут поставлять энергию независимо от глюкозы.

цАМФ, например, участвует в положительной регуляции lac-оперона . В среде с низкой концентрацией глюкозы цАМФ накапливается и связывается с аллостерическим сайтом на CRP ( рецепторный белок цАМФ ), белке-активаторе транскрипции. Белок принимает свою активную форму и связывается со специфическим сайтом перед промотором lac, облегчая связывание РНК-полимеразы с соседним промотором, чтобы начать транскрипцию оперона lac, увеличивая скорость транскрипции оперона lac. При высокой концентрации глюкозы концентрация цАМФ снижается, и CRP отключается от lac-оперона.

Патология [ править ]

Поскольку циклический АМФ является вторым мессенджером и играет жизненно важную роль в передаче сигналов в клетках, он участвует в различных нарушениях, но не ограничивается ролями, указанными ниже:

Роль в развитии карциномы человека [ править ]

Некоторые исследования показали, что нарушение регуляции путей цАМФ и аберрантная активация генов, контролируемых цАМФ, связаны с ростом некоторых видов рака. [6] [7] [8]

Роль в заболеваниях префронтальной коры [ править ]

Недавние исследования показывают, что цАМФ влияет на функцию мышления более высокого порядка в префронтальной коре головного мозга посредством регуляции ионных каналов, называемых активируемыми гиперполяризацией циклическими нуклеотид-зависимыми каналами (HCN). Когда цАМФ стимулирует HCN, каналы открываются, закрывая клетку мозга для коммуникации и, таким образом, нарушая функцию префронтальной коры . Это исследование, особенно когнитивный дефицит при возрастных заболеваниях и СДВГ, представляет интерес для исследователей, изучающих мозг. [9]

цАМФ - нейропептид, участвующий в активации тригеминоцервикальной системы, что приводит к нейрогенному воспалению и вызывает мигрень.

См. Также [ править ]

  • Циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ)
  • 8-Бромаденозин 3 ', 5'-циклический монофосфат (8-Br-cAMP)
  • Акразин, специфичный для хемотаксического применения при Dictyostelium discoideum .
  • фосфодиэстераза 4 (PDE 4), которая расщепляет цАМФ

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Rahman N, Buck J, Levin LR (ноябрь 2013 г.). «Определение pH с помощью регулируемой бикарбонатом« растворимой »аденилатциклазы (sAC)» . Front Physiol . 4 : 343. DOI : 10,3389 / fphys.2013.00343 . PMC  3838963 . PMID  24324443 .
  2. ^ Али ES, Хуа J, Уилсон CH, Таллис GA, Чжоу FH, Рычков GY, Barritt GJ (2016). «Аналог глюкагоноподобного пептида-1 эксендин-4 обращает нарушенную внутриклеточную передачу сигналов Ca2 + в стеатозных гепатоцитах» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток . 1863 (9): 2135–46. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2016.05.006 . PMID 27178543 . 
  3. ^ GeneGlobe -> Сигнализация GHRH [ постоянная мертвая ссылка ] Проверено 31 мая 2009 г.
  4. ^ Мартынов А, Бомко Т, Носальская Т, Фарбер Б, Брек О (2020). «Неклассические эффекты активаторов накопления цАМФ in vivo» . Расширенный фармацевтический бюллетень . 10 (3): 477–81. DOI : 10.14739 / 2310-1210.2020.4.208397 . PMID 32665909 . 
  5. Перейти ↑ Bos, Johannes L. (декабрь 2006 г.). «Белки Epac: многоцелевые мишени цАМФ». Направления биохимических наук . 31 (12): 680–686. DOI : 10.1016 / j.tibs.2006.10.002 . PMID 17084085 . 
  6. ^ Американская ассоциация исследований рака (цАМФ-чувствительные гены и прогрессирование опухоли)
  7. ^ Американская ассоциация исследований рака (нарушение регуляции цАМФ и мелонома)
  8. ^ Американская ассоциация исследований рака (присутствие цАМФ-связывающих белков в опухолях)
  9. ^ ScienceDaily :: Мозговые сети, усиленные закрытием ионных каналов, исследования могут привести к лечению СДВГ

Дополнительные изображения [ править ]

  • цАМФ представлен тремя способами

  • Аденозинтрифосфат