De adenylatsyklase eller adenyl syklase er enzymet som er ansvarlig for omdannelsen av ATP, et høyenergimolekyl, til syklisk AMP, et viktig signalmolekyl som aktiverer forskjellige sykliskavhengige AMP-proteiner med viktige fysiologiske funksjoner.
Dens aktivitet styres av forskjellige faktorer som for eksempel den samordnede virkningen av hormoner, nevrotransmittere og andre regulatoriske molekyler av forskjellig natur (toverdige kalsiumioner og G-proteiner, for å nevne noen få)..
Hovedviktigheten til dette enzymet ligger i viktigheten av produktet av reaksjonen det katalyserer, syklisk AMP, siden det deltar i kontrollen av mange cellulære fenomener relatert til metabolisme og utvikling, samt responsen på forskjellige eksterne stimuli..
I naturen bruker både encellede organismer (relativt enkle) og store og komplekse flercellede dyr syklisk AMP som en andre messenger, og derfor enzymene som produserer den..
Fylogenetiske studier fastslår at disse enzymene stammer fra en felles forfader før separasjonen av eubakterier og eukaryoter, noe som tyder på at syklisk AMP hadde forskjellige funksjoner, kanskje relatert til ATP-produksjon..
Det er mulig å akseptere en slik påstand, siden reaksjonen katalysert av adenylatsyklase er lett reversibel, noe som kan noteres ved likevektskonstanten for ATP-syntese (Kekv ≈ 2,1 ± 0,2 10-9 Mto).
Artikkelindeks
De fleste eukaryote adenylatsyklaseenzymer er assosiert med plasmamembranen, men i bakterier og spermaceller fra pattedyr finnes de som løselige proteiner i cytosolen.
I gjær og noen bakterier er de perifere membranproteiner, mens det i visse arter av amøber er molekyler med et enkelt transmembransegment.
De er proteiner sammensatt av store polypeptidkjeder (med mer enn 1000 aminosyrerester), som krysser plasmamembranen 12 ganger gjennom to regioner sammensatt av seks transmembrane domener med alfa-helixkonformasjon..
Hver transmembranregion er skilt av et stort cytosolisk domene, som er ansvarlig for katalytisk aktivitet..
Blant eukaryote organismer er det noen konserverte motiver i et fragment av den aminoterminale regionen til disse enzymene, så vel som et cytoplasmatisk domene på rundt 40 kDa, som er avgrenset av de hydrofobe seksjonene.
Reaksjonen som disse enzymene katalyserer, det vil si dannelsen av en diesterbinding gjennom et nukleofilt angrep av OH-gruppen i posisjon 3 'til fosfatgruppen i nukleosidtrifosfatet i posisjon 5', avhenger av et vanlig strukturmotiv kjent som domene Palm ".
Dette domenet med "palm" er sammensatt av et motiv "βαβααβ"(" Β "som betyr de β-brettede arkene og" α "alfa-helixene) og har to uforanderlige asparaginsyrerester som koordinerer de to metallionene som er ansvarlige for katalyse, som kan være toverdige magnesium- eller magnesiumioner..
Mange studier relatert til den kvaternære strukturen til disse enzymene har avslørt at deres katalytiske enhet eksisterer som en dimer hvis dannelse avhenger av transmembransegmentene, som blir med i det endoplasmatiske retikulumet under dannelsen av proteinet..
Det er bestemt at i likhet med mange integrerte membranproteiner, slik som G-proteiner, de med fosfatidylinositolankre og mange andre, finnes adenylsyklaser i spesielle membranregioner eller mikrodomener kjent som "lipidflåter" (fra engelsk "Lipid flåte").
Disse membrandomenene kan ha opptil hundrevis av nanometer i diameter og består hovedsakelig av kolesterol og sfingolipider med lange og overveiende mettede fettsyrekjeder, noe som gjør dem mindre flytende og tillater innkvartering av transmembrane segmenter av forskjellige proteiner..
Adenylat-sykluser er også funnet assosiert med underregioner av lipidflåter kjent som "caveolae" (fra engelsk "caveolae "), som er ganske invaginasjoner av membranen rik på kolesterol og et protein assosiert med det kalt caveolin.
I naturen er det tre veldefinerte klasser av adenylatsyklase og to som for tiden er gjenstand for diskusjon..
- Klasse I: de er til stede i mange gramnegative bakterier som E coli, for eksempel hvor det sykliske AMP-produktet av reaksjonen har funksjoner som en ligand for transkripsjonsfaktorer som er ansvarlige for reguleringen av katabolske operoner.
- Klasse II: finnes i noen patogener av bakterieslakter som Bacillus eller Bordetella, hvor de tjener som ekstracellulære giftstoffer. De er proteiner som aktiveres av vertskalmodulin (fraværende hos bakterier).
- Klasse III: Disse er kjent som "universell" klasse og er fylogenetisk relatert til guanylatsyklaser, som har lignende funksjoner. De finnes i både prokaryoter og eukaryoter, hvor de reguleres av forskjellige veier.
Hos pattedyr er minst ni typer av disse enzymene blitt klonet og beskrevet, kodet av ni uavhengige gener og tilhører klasse III adenylcyklase.
De deler komplekse strukturer og membrantopologier, samt dupliserte katalytiske domener som er karakteristiske for dem..
For pattedyr tilsvarer nomenklaturen som brukes til å referere til isoformer bokstavene AC (for adenylatsyklase) og et tall fra 1 til 9 (AC1 - AC9). To varianter av AC8-enzymet er også rapportert.
Isoformene som er tilstede i disse dyrene er homologe med hensyn til sekvensen av den primære strukturen til deres katalytiske steder og til den tredimensjonale strukturen. Inkluderingen av et av disse enzymene i hver "type" er hovedsakelig relatert til reguleringsmekanismene som fungerer på hver isoform.
De har uttrykksmønstre som ofte er vevsspesifikke. Alle isoformer finnes i hjernen, selv om noen er begrenset til bestemte områder i sentralnervesystemet.
Hovedfunksjonen til enzymene som tilhører Adenylate Cyclase-familien er å transformere ATP til syklisk AMP, og for dette katalyserer de dannelsen av en intramolekylær 3'-5'-diesterbinding (reaksjon som ligner den som katalyseres av DNA-polymeraser). av et pyrofosfatmolekyl.
Hos pattedyr har de forskjellige variantene som kan oppnås vært relatert til celleproliferasjon, etanolavhengighet, synaptisk plastisitet, medikamentavhengighet, døgnrytme, luktestimulering, læring og hukommelse..
Noen forfattere har antydet at adenylatsyklusser kan ha en tilleggsfunksjon som transportmolekyler eller, hva er det samme, kanalproteiner og ionetransportører..
Imidlertid har disse hypotesene bare blitt testet basert på arrangementet eller topologien til transmembransegmentene til disse enzymene, som deler noen homologier eller strukturelle likheter (men ikke sekvens) med visse ionetransportkanaler..
Både syklisk AMP og PPi (pyrofosfat), som er reaksjonsproduktene, har funksjoner på mobilnivå; men deres betydning avhenger av organismen der de er.
Det store strukturelle mangfoldet blant adenylsyklaser viser en stor følsomhet for flere former for regulering, som gjør at de kan integreres i et stort utvalg av cellulære signalveier..
Den katalytiske aktiviteten til noen av disse enzymene avhenger av alfaketo-syrer, mens andre har mye mer komplekse reguleringsmekanismer som involverer regulerende underenheter (ved stimulering eller inhibering) som for eksempel avhenger av kalsium og andre generelt løselige faktorer, så vel som av andre proteiner.
Mange adenylatsyklaser er negativt regulert av underenheter av noen G-proteiner (hemmer deres funksjon), mens andre utøver mer aktiverende effekter.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.