Ciklični adenozin-monofosfat
From Wikipedia, the free encyclopedia
From Wikipedia, the free encyclopedia
Ciklični adenozin monofosfat – poznat po skraćenicama cAMP, cAMP, ciklični AMP ili 3'-5'-ciklični adenozin monofosfat – je važna molekula u mnogim biološkim procesima. Izveden je iz adenozin trifosfata (ATP).[1] Kao prenositelj, cAMP je u funkciji i unutarćelijske signalne transdukcije, kao što je prenošenje efekata hormona, primjerice glukagona i adrenalina, koji ne mogu proći kroz ćelijsku membranu. Glavna uloga cAMP-a je aktiviranje proteinske kinaze, a regulira i protok Ca2+ kroz ionskie kanale.
| Ciklični adenozin monofosfat (cAMP) | |
|---|---|
  | |
| Općenito | |
| Hemijski spoj | Ciklični adenozin monofosfat (cAMP) |
| CAS registarski broj | 60-92-4 |
| SMILES | c1nc(c2c(n1)n(cn2)[C@H]3[C@@H]([C@H]4[C@H](O3)COP(=O)(O4)O)O)N |
| InChI | 1/C10H12N5O6P/c11-8-5-9(13-2-12-8)15(3-14-5)10-6(16)7-4(20-10)1-19-22(17,18)21-7/h2-4,6-7,10,16H,1H2,(H,17,18)(H2,11,12,13)/t4-,6-,7-,10-/m1/s1 |
| Osobine1 | |
| Molarna masa | 329,206 |
| Rizičnost | |
| NFPA 704 |  0
0
0
|
| 1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. | |
Ciklični adenozin momofosfat (cAMP) nastaje od adenozin trifosfata (ATP), djelovanjem adenilat ciklaze. Adenilat ciklaza se nalazi u ćelijskoj membrani. Aktiviraju je prvi glasnici – hormoni glukagon i adrenalin, kao i G protein. U jetri, adenilat ciklaza jače reafira na glukagon, a mišićna adenilat ciklaza snsžnije odgovara ja na adrenalin.
Earl Sutherland sa Case Western Reserve University osvojio Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu, 1971., "za svoja otkrića u vezi s mehanizmima djelovanja hormona," posebno epinefrina, preko drugih glasnika (kao što su ciklički adenozin monofosfat, ciklički AMP).
Ciklički AMP je sintetiziran iz ATP putem adenilat ciklaze. Nalazi se na unutrašnjoj strani plazma membrane i usidren je na različitim lokacijama u unutrašnjosti ćelija.
Adenilat ciklaza aktivira niz signalnih molekula preko stimulacijske adenilat ciklaze G (Ge) protein spregnutih receptora. Adenilat ciklaza je inhibirani agonist adenilat ciklaze inhibitornog G (Gi) protein spregnutog receptora. Adenilat ciklaza jetre snažnije odgovara na glukagon, a adenilat ciklaza mišića snažnije odgovara na adrenalin. cAMP se razgrađuje u u AMP, što katalizira enzim fosfodiesteraza.
cAMP je drugi glasnik, koji se koristi za unutarćelijsku signalizaciju, kao što je prebacivanje u ćelije efekata hormona, kao što su glukagon i adrenalin, koji ne može proći kroz plazma membranu. Uključen je i u aktivaciju protein kinaze i regulira efekte adrenalina i glukagona. cAMP također veže i regulira funkciju ionskih kanala, kao što su HCN kanali i vezanje nekoliko drugih cikličkih protein nukleotida, kao što su Epac1 i RAPGEF2.
cAMP i njegova povezana kinaza funkcioniraju u nekoliko biohemijskih procesa, uključujući regulaciju glikogena, šećera i metabolizma lipida
U eukariota, ciklični AMP djeluje aktiviranjem protein kinaze A (PKA, ili cAMP-ovisne protein kinaze). PKA je obično neaktivan kao tetramerini holoenzim, koji se sastoji se od dvije katalitske i dvije regulacijske jedinice (C 2 R 2), s regulatornim jedinicama blokira katalitičke centara katalitičkog jedinica.
Ciklički AMP veže za određene lokacije na regulacijske jedinice protein kinaze, a uzrokuje disocijaciju između regulacijske i katalitske podjedinice, što omogućava katalitskoj jedinici fosforilizira podlogu proteina.
Aktivna podjedinice katalizira prijenos fosfata iz ATP na specifične serinske ili treoninnske ostatke proteina podloge. Fosforilirani proteini mogu djelovati direktno na ćelije ionskim kanalima, ili mogu postati inhibitori enzima. Protein kinaze A može fosforilizirati specifični protein koji se veže za promotorsku regiju DNK, izazivajući povećanu ekspresiju specifičnih gena. Nekoliko klasa protein kinaza, uključujući i protein kinazu C, nisu cAMP-ovisne.
Dalji efekti uglavnom ovise o cAMP-ovisnoj protein kinazi, koje se razlikuju u zavisnosti od vrste ćelije.
Ipak, postoje neke manje PKA-nezavisne funkcije cAMP-a, npr. aktiviranje kalcijevih kanala, omogućavajući kraći put kojim hormona rasta-oslobađajući hormon izaziva oslobađanje hormona rasta.
Međutim, stav da je većina efekata cAMP-a pod kontrolom PKA je zastario. Godine 1998. otkrivena je porodica cAMP-osjetljivih proteina sa guanin nukleotida faktorom razmjene (GEF) aktivnost. Njeni članovi se nazivaju zamjenski proteini aktiviranja cAMP (EPAC), a porodice se od sastoji Epac1 i Epac2.
Mehanizam aktivacije je sličan onom Kod PKA: GEF domen obično maskirana regijU FFN-terminal sadrži cAMP vezivanje domena. Kada cAMP veže, domen disocira i sada ispoljava aktivni GEF domen, omogućavajući EPAC aktiviranje male Ras-poput GTPaze proteina, kao što je Rap1.
| Funkcija↓/Sistem→ | cAMP | Fosfoinozitol | Arahidonska kiselina | cGMP | Tirozin kinaza | |
|
Prvi glasnik: Neurotransmiter (Receptor) |
Epinefrin (α2, β1, β2) Acetilholin (M2) |
Epinefrin (α1)
Acetilholin (M1, M3) |
Histamin (Histaminski receptor) | — | — | |
| Prvi glasnik: | ACTH, ANP, CRH, CT, FSH, Glukagon, hCG, LH, MSH, PTH, TSH | AGT, GnRH,GHRH, Oksitocin, TRH | — | ANP, Dušik-oksid | INS, IGF,PDGF | |
| Sprovodnik signala | GPCR/Gs (β1, β2), Gi (α2, M2) | GPCR/Gq | Nepoznati G-protein | — | RTK | |
| Primarni efektor | Adenilil ciklaza | Fosfolipaza C | Fosfolipaza A | Guanilat ciklaza | RasGEF(Grb2-Sos) | |
| Drugi glasnik | cAMP (Ciklični adenozin monofosfat) | IP3; DAG; Ca2+ | Arahidonska kiselina | cGMP | Ras.GTP (Mali G protein) | |
| Sekundarni efektor | Protein kinaza A | PKC; CaM | 5-Lipoksigenaza, 12-Lipoksigenaza, Cikloksigenaza | Protein kinaza G | MAP3K (c-Raf) |
U vrste Dictyostelium discoideum, cAMP djeluje izvan ćelije, lučenjem signala. U hemoosjetljivoj agregaciji, ćelije organiziraju periodične talase lučenja cAMP-a, koji širenjem između ćelija pređe udaljenosti velike kao nekoliko centimetara. Talasi su rezultat regulirane proizvodnje i lučenja ekstraćelijske cAMP i spontano biološki oscilira da inicira talase u centrima teritorije.
U bakterija, nivo cAMP varira ovisno o materijalu koji se koristi za rast. Konkretno, cAMP je nizak kada je izvor ugljika glukoza. To se dešava inhibicijom enzima proizvodnje cAMP-a, adenilat ciklaze, kao nuspojave transporta glukoze u ćeliju. Transkripcijjski faktor cAMP receptora proteina (CRP) naziva se CAP (katabolitski gen aktivator proteina) formira kompleks sa logor i na taj način se aktivira da se vežu za DNK. CRP-Camp povećava ekspresiju velikog broja gena, uključujući i neka kodiranja cCAMP-a, koji mogu obezbijediti energetski nezavisnu glukozu.
Naprimjer cAMP je uključena u pozitivnu regulaciju lac operona. U okruženju s niskom koncentracijom glukoze, cAMP se akumulira i veže za alosterno mjesto na CRP (cAMP protein receptor), aktivatora transkripcije proteina. Protein poprima svoj aktivni oblik i veže se za određenu lokaciju uzvodno od lac promotora, što ga čini lakšim za djelovanje RNK polimeraze da se veže na susjedni promotor za početak transkripcije lac operon, povećavajući stopu transkripcije lac operona. Uz visoku koncentraciju glukoze, smanjuje se koncentracija cAMP-a, a CRP se odvoji od lac operona.
Neka istraživanja su ukazala da su deregulacija puteva cAMP-a i nenormalno aktiviranje njegovih gena, kontrolirano vezani za rast nekih vrsta raka.
Nedavna istraživanja ukazuju da cAMP utiče na funkciju višeg reda razmišljanja u prefrontalnom korteksu, putem regulacije ionskih kanala pod nazivom hiperpolarizacija induktora kanala cikličnih nukleotida (HCN). Kada cAMP stimulira HCN, kanali su otvoreni, zatvarajući moždane ćelije za komunikaciju, čime ometa funkciju prefrontalnog korteksa. Ovo istraživanje, posebno bolesti kognitivne deficijencije i ADHD povezanih sa starenjem, od posebnog je interesa za istraživače koji proučavaju mozak.
