Аденилатциклаза

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Аденилатциклаза (АЦ, англ. AC, adenylate cyclase, adenylyl cyclase КФ 4.6.1.1) — катализирует превращение АТФ в 3',5'-цАМФ (циклическую форму АМФ) с образованием пирофосфата.[1]

В процессе передачи сигнала аденилатциклаза может быть активирована связанными с плазматической мембраной рецепторами, связанными с G-белками (GPCR), которые передают гормональные и иные стимулы в клетку. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ, действующего как вторичный посредник. цАМФ взаимодействует с протеинкиназой А, ионными каналами, связанными с циклическими нуклеотидами, и регулирует их функции.[2]

Фермент аденилатциклаза катализирует превращение АТР в 3',5'-циклическую форму АМФ. При этом образуется пирофосфат

У млекопитающих известно десять аденилатциклаз, они обозначаются сокращениями ADCY1—ADCY10[3][4].

Аденилатциклазная система[править | править вики-текст]

В данном случае аденилатциклазная система рассматривается на примере действия адреналина на клетки печени. Адреналин вызывает в организме эффект, называемый «fight or flight» (бой или бегство) — усиливается тонус мышц, увеличивается частота сердечных сокращений. Для мобилизации организма требуется повышение концентрации глюкозы в крови. Связывание адреналина с рецепторами на поверхности клеток печени запускает распад гликогена, запасенного в клетках печени и высвобождение глюкозы.[5]

Активация[править | править вики-текст]

  • Адреналин связывается с β2-адренорецептором на плазматической мембране клеток печени. В результате связывания лиганда с внешней стороны плазматической мембраны, изменяется конформация всего адренорецептора и активируется сопряженный с адренорецептором, внутриклеточный G-белок.
  • В неактивном состоянии G-белок связан с молекулой ГДФ. После активации ГДФ заменяется на ГТФ, а G-белок разделяется на две части.
  • Активная часть G-белка присоединяется к ферменту аденилатциклазе и активирует ее. Аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в цАМФ.
  • цАМФ — является вторичным посредником этой цепи передачи сигнала в клетке. Далее цАМФ распространяется по всей клетке и связывается с цАМФ-зависимой протеинкиназой А, причем с одной молекулой протеинкиназы связывается 4 молекулы цАМФ.
  • Активированная протеинкиназа А разделяется на четыре части, две из которых обладают каталитическими активностями. Каждая из каталитических субъединиц способна фосфорилировать киназу фосфорилазы, активируя ее.
  • Наконец, киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу
  • Активированная гликогенфосфорилаза расщепляет гликоген, при этом образуется глюкозо-1-фосфат, который поступает в кровь.

Особенность этой системы передачи сигнала в клетке состоит в том, что сигнал на большинстве этапов (кроме этапа активации протеинкизаны А молекулами цАМФ) усиливается, например, активированная аденилатциклаза синтезирует множество молекул цАМФ. В результате взаимодействия одной молекулы адреналина с рецептором в плазматической мембране клетки печени, в кровь выводится около 10 миллионов молекул глюкозы.[1]

Инактивация[править | править вики-текст]

Для поддержания корректного уровня метаболизма требуется не только быстрое поступление глюкозы в кровь, но и механизм выключения этой системы. Для этого используется несколько способов.

  • Когда концентрация адреналина в крови уменьшается, молекулы адреналина естественным образом отсоединяются от β2-адренорецептора
  • Если адреналин не отсоединяется от β2-адренорецептора, то рецептор фосфорилируется киназой β2-адренорецептора, а затем инактивируется β-аррестином
  • G-белок сам обладает ферментативной активностью и медленно (в течение секунд или минут) превращает ГТФ в ГДФ. После этого он отходит от аденитциклазы, и она инактивируется
  • Фермент фосфодиэстераза катализирует превращение цАМФ в АМФ
  • Ферменты фосфатазы дефосфорилируют киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу[1].

Результат действия адреналина на другие типы клеток зависит от того, какие рецепторы находятся в их плазматических мембранах. Так, например, в результате связывания адреналина c альфа-2 адренорецептором, количество цАМФ внутри клетки уменьшается.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 David L. Nelson, Michael M. Cox Lehninger Principles of Biochemistry. — 4. — W. H. Freeman, 2004. — 1100 с.
  2. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter Molecular Biology of the Cell. — 5. — Garland Science, 2008. — 1392 с. — ISBN 0815341059.
  3. Villacres EC, Xia Z, Bookbinder LH, Edelhoff S, Disteche CM, Storm DR (Jul 1993). «Cloning, chromosomal mapping, and expression of human fetal brain type I adenylyl cyclase». Genomics 16 (2): 473-8. DOI:10.1006/geno.1993.1213. PMID 8314585.
  4. Stengel D, Parma J, Gannage MH, Roeckel N, Mattei MG, Barouki R, Hanoune J (Dec 1992). «Different chromosomal localization of two adenylyl cyclase genes expressed in human brain». Hum Genet 90 (1-2): 126-30. PMID 1427768.
  5. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: в двух томах. — Москва: Мир, 2004. — Т. 2. — 414 с. — 2000 экз. — ISBN 5030036016.