Аденилатциклаза

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

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[2]
Идентификаторы
Шифр КФ	4.6.1.1
Номер CAS	9012-42-4
Базы ферментов
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
MetaCyc	metabolic pathway
KEGG	KEGG entry
PRIAM	profile
PDB structures	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene Ontology	AmiGO • EGO
Поиск
PMC	статьи
PubMed	статьи
NCBI	NCBI proteins
CAS	9012-42-4
Медиафайлы на Викискладе

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^[6].

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^[7][8].

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^[9].

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^[4].

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^[4].

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

• Холерный токсин
• Форсколин

Примечания

1. G Proteins  (неопр.). Архивировано 26 ноября 2010 года.. PDB-101
2. G Proteins  (неопр.). Архивировано 26 ноября 2010 года.. PDB-101
3. Гиляров, 1986, с. 11.
4. David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. — 4. — W. H. Freeman, 2004. — 1100 с.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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

• Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Баев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — М. : Сов. энциклопедия, 1986. — 831 с. — 100 000 экз.