Adenilil ciklaze spadajo v lize kot razred encimi. Njihova naloga je katalizirati ciklični cAMP s cepljenjem PO vezi iz ATP. S tem sprožijo signalno kaskado, ki je odgovorna za številne različne procese v organizmu.
Kaj je adenilil ciklaza?
Adenilil ciklaze posredujejo učinke hormoni ali drugih sporočil z zunanje strani celična membrana ustreznim glasnikom znotraj celice. So tako imenovane liaze, ki so encimi ki razcepijo posebne vezi molekule. Na primer, razcepijo obveznice PO (vez med fosfor in kisik). Njihova naloga je katalizirati razgradnjo ATP na drugi messenger cAMP. To se naredi s pomočjo G beljakovin. G beljakovin so odgovorni za signalne pretvorbe, ki potekajo med receptorji in sistemi za drugo sporočanje. V ta namen imajo adenilil ciklaze določene domene z značilno strukturo, ki delujejo kot vezavni mesti za ATP in G beljakovin. Ta vezava sproži katalitično delovanje adenilil ciklaz, da razgradi ATP do mAMP. Načrti različnih adenilil ciklaz so različni. Vsem pa so skupne ustrezne domene. Za humane adenilil ciklaze obstaja deset izocimov, od katerih je devet vezanih na membrano, eden pa se pojavlja kot citosolni protein znotraj celice v predelkih.
Funkcija, delovanje in vloge
Naloga adenilil ciklaz je prenos signalov od zunaj celična membrana prek drugih sporočil do sporočil znotraj celice. To velja za vse evkariontske organizme. Vendar pa imajo tudi adenilil ciklaze vlogo pretvornikov signalov v prokariontskih bakterije. Tako so adenilil ciklaze razdeljene v tri glavne razrede. Razred I je učinkovit pri negativnih na Gram bakterije. Adenilil ciklaze razreda II igrajo pomembno vlogo pri patogenih bakterije. Odvisni so od beljakovin kalmodulina okuženega gostiteljskega organizma. Največji razred (razred III) predstavljajo adenilil ciklaze, ki jih najdemo v vseh evkariontskih organizmih. Tu posredujejo pri delovanju hormoni. To vključuje prenos signala iz hormoni od zunanjega celična membrana do sporočil v celici. Te snovi selne snovi nato sprožijo biokemične reakcije, ki jih sprožijo hormoni. V tem procesu se ustrezen hormon veže na svoj receptor, ki hkrati sprosti določen protein G. Beljakovina G pa stimulira ali zavira adenilil ciklazo, ki takoj začne katalizirati tvorbo cAMP iz ATP ali zavira tvorbo cAMP. Med pretvorbo ATP v cAMP pirofosfat z dvema fosfat skupine se oblikuje hkrati. Pirofosfat se takoj razgradi na dva fosfata. To onemogoča povratno reakcijo na ATP. Tako pride do regulacije adenilil ciklaz z vplivom proteinov G. Nastali cAMP ima več funkcij v organizmu. Aktivira encim protein kinazo A. Protein kinaza A pa katalizira fosforilacijo različnih encimi in zato regulativno posega v presnovo. Fosforilacija aktivira ali zavira ustrezne encime. Ali pride do aktivacije ali inhibicije, je odvisno od posameznih encimov. Tako se preko hormona reakcijske verige, receptorja, sproščanja G-beljakovin, aktivacije / inhibicije adenilil ciklaze, tvorbe cAMP iz ATP in stimulacije protein kinaze A posreduje delovanje nekaterih hormonov na ciljno mesto. Ti hormoni in glasniki vključujejo glukagon, ACTH, epinefrin, noradrenalina, dopamin, oksitocin, histamin, in drugi. Poleg aktiviranja protein kinaze A stimulira tudi cAMP gen izraz za nekatere hormone in encime. To velja za hormone obščitnični hormon, vazoaktivni črevesni peptid (VIP), ali somatostatin, Med drugim.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Adenilil ciklaze najdemo povsod v živi naravi. Vsi evkariontski in nekateri prokariontski organizmi uporabljajo adenilil ciklaze za proizvodnjo običajnega cAMP drugega messengerja. Pri evkariontih se adenilil ciklaze nahajajo na membranski površini somatskih celic. Od tam oddajajo signale hormonov in nekaterih sporočil v celico, kjer se nato sprožijo različne reakcije.
Bolezni in motnje
Napake in motnje v celotnem prenosnem sistemu signalov lahko povzročijo najrazličnejše bolezni. Glavno vlogo imajo genetske spremembe v različnih vpletenih encimih, vključno z adenilil ciklazami. Obstajajo celo teorije, ki domnevajo, da je večina bolezni posledica pomanjkljivega prenosa signala iz celične membrane v celično notranjost. Zmanjšana in povečana prenos signala s celične površine v notranjost celice imata vrednost bolezni. Primeri vključujejo očesno bolezen retinitis pigmentosa ali ledvično sladkorna bolezen insipidus. Številne endokrinološke bolezni temeljijo na zmanjšani oddaji signala. Enako velja za srce neuspeh. S povečano transdukcijo signala pride do trajno povišanih ravni cAMP. Posledica tega je nenehno vznemirjenje, ki se kaže v različnih boleznih, kot so srce neuspeh ali psihološke motnje. Poleg srce bolezni, kot so odvisnosti (npr. alkoholizem), shizofrenija, Alzheimerjeva bolezen bolezen, astma in drugim je lahko naklonjeno. Vpliv motenj prenosa signala na razvoj bolezni, kot je sladkorna bolezen melitus, arterioskleroza, hipertenzija ali pa se preiskuje tudi rast tumorja. Avtoimunske bolezni kot ulcerozni kolitis je lahko tudi posledica okvarjene pretvorbe signala. V kolerenastane bakterijski toksin, ki povzroči trajno aktivacijo adenilil ciklaze. Raven cAMP je zato povišana, ker ustrezne hormonsko aktivirane adenilil ciklaze niso inhibirane. Raven mAMP je povišana tudi pri oslovskem kašlju. Tu ni zaviranja proteina G, ki je zaviralen za adenilil ciklaze. Kot rezultat, koncentracija adenilil ciklaz poveča. Številne genetske spremembe v encimih (vključno z adenilil ciklazami) lahko povzročijo ali spodbujajo bolezen.
