Аденилатциклаза

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Аденилатциклаза
Тримерная аденилатциклаза из Bacillus anthracis Эпинефрин связывается с рецептором, ассоциированным с гетеротримерным G-белком, который связан с аденилатциклазой, превращающей АТФ в цАМФ, осуществляющий распространение сигнала[1]
Тримерная аденилатциклаза из Bacillus anthracis
Эпинефрин связывается с рецептором, ассоциированным с гетеротримерным G-белком, который связан с аденилатциклазой, превращающей АТФ в цАМФ, осуществляющий распространение сигнала[1]
Идентификаторы
Шифр КФ4.6.1.1
Номер CAS9012-42-4
Базы ферментов
IntEnzIntEnz view
BRENDABRENDA entry
ExPASyNiceZyme view
MetaCycmetabolic pathway
KEGGKEGG entry
PRIAMprofile
PDB structuresRCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene OntologyAmiGO • EGO
Поиск
PMCстатьи
PubMedстатьи
NCBINCBI proteins
CAS9012-42-4
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Аденилатцикла́за (АЦ, англ. AC, adenylate cyclase, adenylyl cyclase КФ 4.6.1.1) — фермент[2], который катализирует превращение АТФ в 3',5'-цАМФ (циклическую форму АМФ) с образованием пирофосфата[3][4].

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[5].

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

У млекопитающих известно десять аденилатциклаз, они обозначаются сокращениями ADCY1—ADCY10[6][7].

Аденилатциклазная система

Основная статья: Аденилатциклазный путь

В данном случае аденилатциклазная система рассматривается на примере действия адреналина на клетки печени. Адреналин вызывает в организме эффект, называемый «fight or flee» (бей или беги) — 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[8].

Активация

  • 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 (на α- и βγ-субъединицы).
  • Активная часть G-белка (α-субъединица) присоединяется к ферменту аденилатциклазе и активирует её. 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 её.
  • Наконец, киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу.
  • Активированная гликогенфосфорилаза расщепляет гликоген, при этом образуется глюкозо-6-фосфат, который затем дефосфорилируется и превращается в глюкозу, которая 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[3].

Инактивация

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 аденилатциклазы, и она инактивируется.
  • Фермент фосфодиэстераза катализирует превращение цАМФ в АМФ.
  • Ферменты фосфатазы дефосфорилируют киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу[3].

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

Примечания

  1. ↑ G Proteins. Архивировано 26 ноября 2010 года.. PDB-101
  2. ↑ Гиляров, 1986, с. 11.
  3. ↑ 1 2 3 David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. — 4. — W. H. Freeman, 2004. — 1100 с.
  4. ↑ Аденилатцикла́за : [арх. 2 ноября 2020] // А — Анкетирование. — М. : Большая российская энциклопедия, 2005. — С. 223. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 1). — ISBN 5-85270-329-X.
  5. ↑ 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.
  6. ↑ Villacres E. C., Xia Z., Bookbinder L. H., Edelhoff S., Disteche C. M., Storm D. R. Cloning, chromosomal mapping, and expression of human fetal brain type I adenylyl cyclase (англ.) // Genomics : journal. — Academic Press, 1993. — July (vol. 16, no. 2). — P. 473—478. — doi:10.1006/geno.1993.1213. — PMID 8314585.
  7. ↑ Stengel D., Parma J., Gannage M. H., Roeckel N., Mattei M. G., Barouki R., Hanoune J. Different chromosomal localization of two adenylyl cyclase genes expressed in human brain (англ.) // Hum Genet : journal. — 1992. — December (vol. 90, no. 1—2). — P. 126—130. — PMID 1427768.
  8. ↑ Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: в двух томах. — Москва: Мир, 2004. — Т. 2. — 414 с. — 2000 экз. — ISBN 5030036016.

Литература