Adenylylcyclasen behoren tot de lyasen als een klasse van enzymen Hun functie is om cyclisch cAMP te katalyseren door PO-bindingen van ATP te splitsen. Daarbij zetten ze een signaalcascade op gang die verantwoordelijk is voor veel verschillende processen in het organisme.
Wat is een adenylylcyclase?
Adenylylcyclasen mediëren effecten van hormonen of andere boodschappers van buiten de celmembraan naar overeenkomstige boodschappers in de cel. Het zijn zogenaamde lyases, dat zijn enzymen die specifieke bindingen splitsen moleculen Ze splitsen bijvoorbeeld PO-bindingen (binding tussen fosfor en zuurstof Het is hun taak om de afbraak van ATP naar de second messenger cAMP te katalyseren. Dit wordt gedaan met behulp van G eiwitten. G eiwitten zijn verantwoordelijk voor de signaaltransducties die plaatsvinden tussen receptoren en second messenger-systemen. Voor dit doel hebben de adenylylcyclasen bepaalde domeinen met een karakteristieke structuur, die fungeren als bindingsplaatsen voor ATP en G eiwitten Deze binding initieert de katalytische werking van de adenylylcyclasen om ATP af te breken tot mAMP. De blauwdrukken van de verschillende adenylylcyclasen zijn verschillend. Ze hebben echter allemaal de overeenkomstige domeinen gemeen. Voor menselijke adenylylcyclasen zijn er tien isozymen, waarvan er negen membraangebonden zijn en waarvan er één voorkomt als een cytosolisch eiwit in de cel op compartimenten.
Functie, actie en rollen
De functie van adenylylcyclasen is om signalen van buitenaf te verzenden celmembraan via tweede boodschappers naar boodschappers in de cel. Dit geldt voor alle eukaryote organismen. Adenylylcyclasen spelen echter ook een rol als signaaltransducers in prokaryoten bacteriën Aldus zijn adenylylcyclasen onderverdeeld in drie hoofdklassen. Klasse I is effectief in gramnegatief bacteriën Klasse II adenylylcyclasen spelen een belangrijke rol bij pathogenen bacteriën Ze zijn afhankelijk van het eiwit calmoduline van het geïnfecteerde gastheerorganisme. De grootste klasse (klasse III) wordt vertegenwoordigd door de adenylylcyclasen die in alle eukaryote organismen voorkomen. Hier bemiddelen ze de werking van hormonen Dit omvat signaaltransductie van de hormonen van buitenaf celmembraan naar de boodschappersubstanties in de cel. Deze boodschappersubstanties veroorzaken vervolgens de biochemische reacties die door de hormonen worden geïnitieerd. Daarbij bindt het overeenkomstige hormoon zich aan zijn receptor, die tegelijkertijd een specifiek G-eiwit afgeeft. Het G-eiwit stimuleert of remt op zijn beurt een adenylylcyclase, dat onmiddellijk de vorming van cAMP uit ATP begint te katalyseren of de vorming van cAMP remt. Tijdens de omzetting van ATP naar cAMP, een pyrofosfaat met twee fosfaat groepen worden gelijktijdig gevormd. Het pyrofosfaat valt onmiddellijk uiteen in twee fosfaten. Dit maakt een terugreactie op ATP onmogelijk. De regulatie van adenylylcyclasen vindt dus plaats door de invloed van G-eiwitten. Het gevormde cAMP heeft meerdere functies in het organisme. Het activeert het enzym proteïnekinase A. Proteïnekinase A katalyseert op zijn beurt de fosforylering van verschillende enzymen en grijpt daarom op een regulerende manier in het metabolisme in. Fosforylering activeert of remt de overeenkomstige enzymen. Of activering of remming optreedt, hangt af van de respectievelijke enzymen. Aldus wordt via het reactieketenhormoon, receptor, afgifte van G-proteïne, adenylylcyclase-activering / remming, vorming van cAMP uit ATP en stimulatie van proteïnekinase A, de werking van bepaalde hormonen tot stand gebracht op de doelwitplaats. Deze hormonen en boodschappers omvatten glucagon, ACTH, epinefrine, noradrenaline, dopamine, oxytocine, histamine, en anderen. Naast het activeren van proteïnekinase A, stimuleert cAMP ook gen expressie voor sommige hormonen en enzymen. Dit geldt voor de hormonen hormoon van de bijschildklierenvasoactief intestinaal peptide (VIP), of somatostatine.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Adenylylcyclasen worden overal in de levende natuur aangetroffen. Alle eukaryote en sommige prokaryote organismen gebruiken adenylylcyclasen om de gemeenschappelijke second messenger cAMP te produceren. In eukaryoten bevinden adenylylcyclasen zich op het membraanoppervlak van somatische cellen. Van daaruit sturen ze signalen van hormonen en bepaalde boodschappers naar de cel, waar vervolgens verschillende reacties worden geïnitieerd.
Ziekten en aandoeningen
Defecten en stoornissen in het gehele transmissiesysteem van signalen kunnen een grote verscheidenheid aan ziekten veroorzaken. Genetische veranderingen in verschillende betrokken enzymen, waaronder adenylylcyclasen, spelen een grote rol. Er zijn zelfs theorieën die aannemen dat de meeste ziekten het gevolg zijn van een gebrekkige signaaltransductie van het celmembraan naar het celbinnenland. Zowel verminderde als verhoogde signaaltransductie van het celoppervlak naar het celbinnenland hebben ziektewaarde. Voorbeelden hiervan zijn de oogziekte retinitis pigmentosa of nier suikerziekte insipidus. Veel endocrinologische ziekten zijn gebaseerd op verminderde signaaltransductie. Hetzelfde geldt voor hart- mislukking. Met verhoogde signaaltransductie treden permanent verhoogde cAMP-niveaus op. Dit resulteert in constante agitatie, die zich manifesteert bij verschillende ziekten zoals hart- falen of psychische stoornissen. In aanvulling op hart- mislukking, ziekten zoals verslavingen (bijv. alcoholisme), schizofrenie, Alzheimer ziekte, astma en anderen kunnen de voorkeur genieten. De invloed van signaaltransductiestoornissen op de ontwikkeling van ziekten zoals suikerziekte mellitus, arteriosclerose, hypertensie of tumorgroei wordt ook onderzocht. auto-immuunziekten zoals colitis ulcerosa kan ook te wijten zijn aan een defecte signaaltransductie. In cholerawordt een bacterieel toxine geproduceerd dat permanente activering van adenylylcyclase veroorzaakt. Het cAMP-gehalte is daarom verhoogd omdat de overeenkomstige hormonaal geactiveerde adenylylcyclasen niet worden geremd. Het mAMP-niveau is ook verhoogd bij kinkhoest. Hier is remming van het G-eiwit, dat remmend is voor adenylylcyclasen, afwezig. Als gevolg hiervan is het concentratie van adenylylcyclasen neemt toe. Veel genetische veranderingen in enzymen (waaronder adenylylcyclasen) kunnen ook ziekten veroorzaken of bevorderen.
