SYKLISK FORSTERKER: STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Det sykliske AMP eller adenosin 3 ', 5'-monofosfat er et syklisk nukleotid som fungerer som sekundær messenger og er en del av de grunnleggende elementene i biokjemisk intracellulær kontroll og kommunikasjon i mange levende organismer.

Dets eksistens ble demonstrert for nesten 70 år siden av Sutherland og Rall (1958), som beskrev fenomenet akkumulering av dette nukleotid i leverceller som et resultat av administrering av epinefrin (adrenalin).

Kjemisk struktur for syklisk AMP (Kilde: Wesalius via Wikimedia Commons)

Siden oppdagelsen har syklisk AMP blitt assosiert hos pattedyr med virkningen av mange hormoner, med endokrin og eksokrin sekresjon, med frigjøring av nevrotransmittere ved synapse og nevromuskulære kryss, blant mange andre funksjoner.

Syntesen blir katalysert av tre familier av proteiner assosiert med plasmamembranen kjent som adenylcyklase eller adenylatcyklase, i stand til å produsere den sykliske forbindelsen fra ATP og frigjøre pyrofosfat i cellen.

Dets nedbrytning er derimot formidlet av enzymer fra fosfodiesterase-familien, som er oppløselige proteiner som hovedsakelig finnes i cytosol.

Disse enzymene, og derfor sykliske AMP, finnes i ekstremt forskjellige organismer, så enkle som encellede alger og mange andre mikroorganismer (bakterier og andre) og så komplekse som flercellede dyr med kompliserte signalveier.

Selv om dens tilstedeværelse i planter diskuteres, er det visse bevis som indikerer at noen plantearter har adenylatsyklaseaktivitet, selv om funksjonen ikke er blitt tilfredsstillende bestemt.

Struktur

Den kjemiske strukturen til syklisk AMP er blitt belyst ved røntgenkrystallografi og ved protonkjernemagnetisk resonansstudier.

Dette er et syklisk molekyl som er stabilt å varme ("varmestabil") og mer stabilt for alkalisk hydrolyse enn dets ikke-sykliske motstykke, AMP eller adenosinmonofosfat.

Som alle fosfatnukleotider har syklisk AMP en fosfatgruppe festet til karbonoksygenet i 5'-stillingen til et ribosemolekyl, som igjen er festet til en heterosyklisk ringnitrogenbase via karbonet i 1'-stilling og det tilsvarer en adenin.

Fosfatgruppen til ribosesukkeret, i motsetning til de ikke-sykliske fosfatnukleotidene, smeltes i trans gjennom en fosfodiesterbinding med oksygenene i karbonene i 3 'og 5' stillingene til ribose (3 ', 5'- transfusert fosfat).

Denne bindingen begrenser bevegelsen til furanringen som danner ribose og omslutter fosfatgruppen i en "stol" -konformasjon.

Sammenlignet med ikke-sykliske nukleotider, er sykliske AMP og andre beslektede nukleotider mindre molekyler med lavere polaritet, noe som er en viktig faktor for deres differensiering av proteiner som reagerer på dem.

Konformasjonen av glykosidbindingen som oppstår mellom ribose og adeninringen har en viss rotasjonsfrihet. Dette er også en viktig strukturell parameter for å skille den fra andre nukleotider (ikke bare identiteten til den nitrogenholdige basen).

Egenskaper

Som en sekundær messenger deltar syklisk AMP i aktiveringen av mange signalprosesser (etter syntese) eller i aktiveringen av forskjellige enzymer "nedstrøms" i signaleringskaskaden som den produseres.

Det deltar i glykogenolyse i leveren og i frigjøring av insulin fra bukspyttkjertelen, i frigjøring av amylase fra spyttkjertlene og i virkningen av østrogen i livmoren.

Det har universelle funksjoner i kontrollen av genuttrykk og i integrasjonen av flere metabolske funksjoner. Mange cytokiner bruker både kalsium og syklisk AMP for å utføre sine funksjoner.

Blant hormonene som bruker syklisk AMP i signaliseringsprosessene (enten ved å øke eller redusere dets intracellulære konsentrasjon) kan innbefattes katekolaminer, glukagon, vasopressin, parathyreoideahormon, prostaglandiner, insulin, melatonin og adrenalin, blant andre.

En annen av dens mange funksjoner er å hemme vekst, differensiering og spredning av T-celler hos pattedyr, sannsynligvis ved aktivering eller induksjon av en repressor av regulatoriske cytokiner av disse prosessene i slike celler.

Sykliske AMP og adenylatsyklaser som produserer den er også relatert til funksjonen til mange G-proteinkoblede proteinereseptorer, som er assosiert med forskjellige signaliseringsmekanismer og andre viktige cellulære prosesser.

Ved glukosemetabolisme

Hos pattedyr spiller syklisk AMP en rolle i å regulere den glykolytiske og glukoneogene banen gjennom hemming av aktiviteten til enzymet fosfofruktokinase 2 (PFK-2), som katalyserer den andre reaksjonen av glykolyse.

Mekanismen involverer deltakelse av hormonet glukagon i aktiveringen av leveradenylat-syklase, noe som forårsaker en betydelig økning i konsentrasjonen av syklisk AMP.

Denne sykliske AMP aktiverer en cAMP-avhengig proteinkinase som fosforylerer og hemmer fosfofruktokinaseaktiviteten til PFK-2, som er et bifunksjonelt enzym med fruktose-bisfosfataseaktivitet.

Hvordan skjer signaliseringsprosessen som involverer syklisk AMP?

En første messenger (av variabel kjemisk art) som når en spesifikk celle som en ekstern stimulans, samhandler med et adenylat-syklaseenzym i plasmamembranen, noe som induserer produksjonen av syklisk AMP.

Økningen i konsentrasjonen av syklisk AMP fungerer ved aktivering av andre faktorer (generelt enzymatiske) som har tilleggsfunksjoner i hemming eller aktivering av metabolske prosesser eller gentranskripsjon, blant andre.

Hvem aktiverer den sykliske AMP?

En av hovedfunksjonene assosiert med dette regulerende molekylet er aktivering av fosforylase- eller kinaseenzymer, som katalyserer tilsetning eller fjerning av fosforylgrupper til andre proteiner og enzymer.

Normalt ledsages eksitasjonen av en celle av en økning i konsentrasjonen av syklisk AMP, samtidig med en økning i transporten av kalsium inn i cellen som har funksjoner i aktiveringen av de sykliske AMP-produserende adenylcyklasase-enzymer.

Både syntesen og overføringen av meldingen og nedbrytningen av syklisk AMP i celler er finregulerte prosesser som deltar i å opprettholde kroppens homeostase.

referanser

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E., … Schmitt, E. (2007). Syklisk adenosinmonofosfat er en nøkkelkomponent i regulerende T-cellemediert undertrykkelse. Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
3. Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Sykliske nukleotider, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Cellekommunikasjon, kalsiumion og syklisk adenosinmonofosfat. Vitenskap, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Syklisk adenosinmonofosfat, Ca ++, og membraner. Biokjemi, 59, 1364-1370.