Adenilil ciclases

Adenilil ciclases contam como uma classe de enzimas para as liases. Sua tarefa é catalisar o cAMP cíclico por meio da clivagem das ligações P-O do ATP. Ao fazer isso, eles acionam uma cascata de sinais que é responsável por muitos processos diferentes no organismo.

O que é uma adenilil ciclase?

As adenilil ciclases medeiam os efeitos de hormônios ou outras substâncias mensageiras do exterior da membrana celular às correspondentes substâncias mensageiras dentro da célula. São as chamadas liases, que atuam como enzimas para quebrar ligações específicas nas moléculas. Por exemplo, eles dividem as ligações P-O (ligação entre o fósforo e o oxigênio).

Sua tarefa é catalisar a quebra de ATP para o segundo mensageiro cAMP. Isso é feito com a ajuda de proteínas G. As proteínas G são responsáveis ​​pela transmissão do sinal (transdução do sinal) que ocorre entre os receptores e os sistemas de segundos mensageiros. Para isso, as adenilil ciclases apresentam determinados domínios com estrutura característica, que atuam como sítios de ligação para ATP e proteínas G.

Esta ligação inicia o efeito catalítico das adenilil ciclases para quebrar o ATP em mAMP. Os planos de construção das diferentes adenilil ciclases são diferentes. No entanto, todos eles têm os domínios correspondentes em comum. Existem dez isoenzimas para adenilil ciclases humanas, nove das quais são ligadas à membrana e uma ocorre como uma proteína citosólica dentro da célula em compartimentos.

Função, efeito e tarefas

A tarefa das adenilil ciclases é transmitir sinais da membrana celular externa para substâncias mensageiras dentro da célula por meio de segundos mensageiros. Isso se aplica a todos os seres vivos eucarióticos. Mas as adenilil ciclases também desempenham um papel como transmissores de sinais em bactérias procarióticas. As adenilil ciclases são divididas em três classes principais.

A classe I é eficaz em bactérias gram-negativas. As adenilil ciclases de classe II desempenham um papel importante nas bactérias causadoras de doenças. Eles são dependentes da proteína calmodulina do organismo hospedeiro infectado. A maior classe (classe III) é representada pelas adenilil ciclases que ocorrem em todos os organismos eucarióticos, onde medeiam os efeitos dos hormônios. Para isso, os hormônios transmitem sinais da membrana celular externa para as substâncias mensageiras dentro da célula. Essas substâncias mensageiras desencadeiam as reações bioquímicas iniciadas pelos hormônios.

O hormônio correspondente se liga ao seu receptor, que ao mesmo tempo libera uma certa proteína G. A proteína G, por sua vez, estimula ou inibe uma adenilil ciclase, que imediatamente começa a catalisar a formação de cAMP a partir do ATP ou inibe a formação de cAMP. Quando o ATP é convertido em cAMP, um pirofosfato com dois grupos fosfato é formado ao mesmo tempo. O pirofosfato imediatamente se divide em dois fosfatos. Isso torna impossível uma reação reversa ao ATP. As adenilil ciclases são, portanto, reguladas pela influência das proteínas G. O cAMP formado tem uma variedade de funções no organismo. Ativa a enzima proteína quinase A.

A proteína quinase A, por sua vez, catalisa a fosforilação de várias enzimas e, portanto, intervém para regular o metabolismo. A fosforilação ativa ou inibe as enzimas correspondentes. Se se trata de ativação ou inibição depende da enzima específica. Através do hormônio da cadeia de reação, receptor, liberação de proteína G, ativação / inibição da adenilil ciclase, formação de cAMP a partir de ATP e estimulação da proteína quinase A, o efeito de certos hormônios é conduzido para o local alvo.

Esses hormônios e substâncias mensageiras incluem glucagon, ACTH, adrenalina, noradrenalina, dopamina, oxitocina, histamina e outros. Além de ativar a proteína quinase A, o AMPc também estimula a expressão gênica de alguns hormônios e enzimas. Isso se aplica aos hormônios paratireóide, peptídeo intestinal vasoativo (VIP) e somatostatina, entre outros.

Educação, ocorrência, propriedades e valores ideais

As adenilil ciclases ocorrem em toda a natureza. Todas as criaturas eucarióticas e algumas procarióticas usam adenilil ciclases para produzir o segundo mensageiro cAMP difundido. Em eucariotos, as adenilil ciclases estão localizadas na superfície da membrana das células do corpo. De lá, eles encaminham os sinais dos hormônios e de certas substâncias mensageiras para a célula, onde várias reações são desencadeadas.

Doenças e distúrbios

Uma variedade de doenças pode surgir de defeitos e interferências em todo o sistema de transmissão de sinais. Mudanças genéticas nas várias enzimas envolvidas, incluindo adenilil ciclases, desempenham um papel importante. Existem até teorias que assumem que a maioria das doenças pode ser atribuída a uma transdução de sinal defeituosa da membrana celular para o interior da célula.

Tanto uma transdução de sinal reduzida quanto uma aumentada da superfície da célula para o interior da célula têm valor de doença. Exemplos disso incluem a doença ocular retinite pigmentosa ou diabetes insípido renal. Muitas doenças endocrinológicas são baseadas na transdução de sinal reduzida. O mesmo se aplica à insuficiência cardíaca. O aumento da transdução de sinal resulta em valores de cAMP permanentemente aumentados. Há uma excitação constante, que se manifesta em várias doenças, como insuficiência cardíaca ou distúrbios psicológicos.

Além da insuficiência cardíaca, doenças como dependências (por exemplo, alcoolismo), esquizofrenia, Alzheimer, asma e outras também podem ser favorecidas. A influência dos distúrbios de transdução de sinal no desenvolvimento de doenças como diabetes mellitus, arteriosclerose, hipertensão ou crescimento tumoral também está sendo investigada. Doenças autoimunes, como colite ulcerosa, também podem ser causadas por falha na transdução do sinal. Na cólera, é produzida uma toxina bacteriana, que causa a ativação permanente da adenilil ciclase.

O nível de cAMP é aumentado porque as correspondentes adenilil ciclases ativadas hormonalmente não são inibidas. O nível de mAMP também está aumentado na tosse convulsa (pertussis). Aqui, a inibição da proteína G, que é inibidora das adenilil ciclases, está ausente. Isso aumenta a concentração das adenilil ciclases. Muitas alterações genéticas nas enzimas (incluindo adenilil ciclases) podem causar ou promover doenças.