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腺苷酸環化酶（adenylate cyclase，adenyl cyclase，adenylyl cyclase，縮寫AC），EC 4.6.1.1，系統名稱為 ATP二磷酸裂解酶，是一種參與已知所有細胞調控的關鍵酶，位於細胞膜內側[2]。其催化以下反應：
- 腺苷三磷酸（ATP） = 3'，5'–環腺苷一磷酸 （3′,5′-cyclic AMP）+ 二磷酸（diphosphate）
這一反應通常需要鎂離子的參與。
腺苷酸環化酶在幾乎所有細胞中都發揮關鍵的調控作用。
腺苷酸環化酶是一種多系性的酶：已知六種不同的類型，它們均催化相同的反應，但是基因家族是不相關的，沒有已知的序列或結構同源性。[3]最廣為人知的腺苷酸環化酶類型是 III 類或 AC-III。AC-III 廣泛存在於真核生物中，在許多人體組織中發揮重要作用。[4]
第一類腺苷酸環化酶存在於許多細菌中，包括大腸桿菌。[4]這是第一類被表徵的腺苷酸環化酶。觀察發現，缺乏葡萄糖的大腸桿菌會產生cAMP，它作為內部信號激活基因表達，使大腸桿菌攝取和代謝其他糖類。cAMP 通過結合轉錄因子CRP（cAMP受體蛋白）發揮這種作用。
是炭疽桿菌、百日咳桿菌、銅綠假單胞菌和創傷弧菌等致病菌在感染過程中分泌的毒素。[5]這些細菌還分泌其他蛋白質，使AC-II能夠進入宿主細胞。外源性AC 會破壞正常的細胞過程。
這類腺苷酸環化酶在人體細胞的信號傳輸中發揮重要作用，它們也存在於某些細菌中。大多數 AC-III 都是整合蛋白，參與將細胞外信號轉化為細胞內反應。
環磷酸腺苷是真核細胞信號轉導中的重要分子，即所謂的第二信使。腺苷酸環化酶通常由G蛋白激活或抑制。G蛋白與膜受體偶聯，因此可以對激素或其他刺激作出反應。腺苷酸環化酶活化後，產生的cAMP充當第二信使，與其他蛋白質（如蛋白激酶A和環核苷酸門控離子通道）相互作用並進行調節。
這些腺苷酸環化酶都在一些細菌中被發現。
很多細胞外信號都通過G蛋白偶聯受體影響腺苷酸環化酶的活性，進而改變細胞內的一種第二信使——環腺苷酸（cAMP）的濃度。通常來說，當G蛋白被激活後，活化的G蛋白α亞基激活腺苷酸環化酶，使細胞內環腺苷酸的濃度迅速增加，[6]進而引起一系列反應。例如在腎上腺素促進肌肉細胞中糖原降解的信號通路中，cAMP濃度的增加激活蛋白激酶A（PKA），進而促進糖原的磷酸化、抑制糖原合成。
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