Adénylyl cyclases

Adénylyl cyclases compter comme une classe d'enzymes pour les lyases. Leur tâche est de catalyser l'AMPc cyclique en coupant les liaisons P-O de l'ATP. Ce faisant, ils déclenchent une cascade de signaux qui est responsable de nombreux processus différents dans l'organisme.

Qu'est-ce qu'une adénylyl cyclase?

Les adénylyl cyclases médient les effets des hormones ou d'autres substances messagères de l'extérieur de la membrane cellulaire vers les substances messagères correspondantes à l'intérieur de la cellule. Ce sont des soi-disant lyases, qui agissent comme des enzymes pour rompre des liaisons spécifiques dans les molécules. Par exemple, ils divisent les liaisons P-O (liaison entre le phosphore et l'oxygène).

Votre tâche est de catalyser la dégradation de l'ATP vers le deuxième messager cAMP. Cela se fait à l'aide de protéines G. Les protéines G sont responsables de la transmission du signal (transduction du signal) qui a lieu entre les récepteurs et les seconds systèmes messagers. Pour cela, les adénylyl cyclases possèdent certains domaines à structure caractéristique, qui agissent comme des sites de liaison pour les protéines ATP et G.

Cette liaison initie l'effet catalytique des adénylyl cyclases pour décomposer l'ATP en mAMP. Les plans de construction des différentes adénylyl cyclases sont différents. Cependant, ils ont tous les domaines correspondants en commun. Il existe dix isoenzymes pour les adénylyl cyclases humaines, dont neuf sont liées à la membrane et une se présente sous forme de protéine cytosolique à l'intérieur de la cellule sur des compartiments.

Fonction, effet et tâches

La tâche des adénylyl cyclases est de transmettre des signaux de la membrane cellulaire externe aux substances messagères à l'intérieur de la cellule via des seconds messagers. Cela s'applique à tous les êtres vivants eucaryotes. Mais les adénylyl cyclases jouent également un rôle de transmetteurs de signaux chez les bactéries procaryotes. Les adénylyl cyclases sont divisées en trois classes principales.

La classe I est efficace contre les bactéries à Gram négatif. Les adénylyl cyclases de classe II jouent un rôle majeur dans les bactéries pathogènes. Ils dépendent de la protéine calmoduline de l'organisme hôte infecté. La plus grande classe (classe III) est représentée par les adénylyl cyclases présentes dans tous les organismes eucaryotes, ici elles médiatisent les effets des hormones. À cette fin, les hormones transmettent des signaux de la membrane cellulaire externe aux substances messagères à l'intérieur de la cellule. Ces substances messagères déclenchent alors les réactions biochimiques initiées par les hormones.

L'hormone correspondante se lie à son récepteur, qui libère en même temps une certaine protéine G. La protéine G à son tour stimule ou inhibe une adénylyl cyclase, qui commence immédiatement à catalyser la formation d'AMPc à partir de l'ATP ou inhibe la formation d'AMPc. Lorsque l'ATP est converti en AMPc, un pyrophosphate avec deux groupes phosphate se forme en même temps. Le pyrophosphate se décompose immédiatement en deux phosphates. Cela rend impossible une réaction inverse à l'ATP. Les adénylyl cyclases sont donc régulées par l'influence des protéines G. L'AMPc formé a une variété de fonctions dans l'organisme. Il active l'enzyme protéine kinase A.

La protéine kinase A, à son tour, catalyse la phosphorylation de diverses enzymes et intervient donc pour réguler le métabolisme. La phosphorylation active ou inhibe les enzymes correspondantes. Qu'il s'agisse d'activation ou d'inhibition dépend de l'enzyme particulière. Grâce à l'hormone de la chaîne réactionnelle, au récepteur, à la libération de la protéine G, à l'activation / l'inhibition de l'adénylyl cyclase, à la formation d'AMPc à partir de l'ATP et à la stimulation de la protéine kinase A, l'effet de certaines hormones est transmis au site cible.

Ces hormones et substances messagères comprennent le glucagon, l'ACTH, l'adrénaline, la noradrénaline, la dopamine, l'ocytocine, l'histamine et autres. En plus d'activer la protéine kinase A, l'AMPc stimule également l'expression génique de certaines hormones et enzymes. Ceci s'applique aux hormones parathormone, peptide intestinal vasoactif (VIP) et somatostatine, entre autres.

Éducation, occurrence, propriétés et valeurs optimales

Les adénylyl cyclases sont présentes partout dans la nature. Toutes les créatures eucaryotes et certaines créatures procaryotes utilisent des adénylyl cyclases pour produire le second messager largement répandu. Chez les eucaryotes, les adénylyl cyclases sont situées à la surface de la membrane des cellules du corps. De là, ils transmettent les signaux des hormones et de certaines substances messagères à la cellule, où diverses réactions sont alors déclenchées.

Maladies et troubles

Diverses maladies peuvent résulter de défauts et d'interférences dans l'ensemble du système de transmission des signaux. Les modifications génétiques des différentes enzymes impliquées, y compris les adénylyl cyclases, jouent un rôle majeur. Il existe même des théories qui supposent que la plupart des maladies peuvent être attribuées à une transduction de signal défectueuse de la membrane cellulaire à l'intérieur de la cellule.

Une transduction de signal réduite et augmentée de la surface de la cellule vers l'intérieur de la cellule a une valeur de maladie. Des exemples de ceci incluent la rétinite pigmentaire et le diabète insipide rénal, de nombreuses maladies endocrinologiques sont basées sur une transduction de signal réduite. La même chose est vraie pour l'insuffisance cardiaque. Une transduction de signal accrue entraîne une augmentation permanente des valeurs d'AMPc. Il y a une excitation constante, qui se manifeste dans diverses maladies telles que l'insuffisance cardiaque ou les troubles psychologiques.

En plus de l'insuffisance cardiaque, des maladies telles que les addictions (par exemple l'alcoolisme), la schizophrénie, la maladie d'Alzheimer, l'asthme et autres peuvent également être favorisées. L'influence des troubles de la transduction du signal sur le développement de maladies telles que le diabète sucré, l'artériosclérose, l'hypertension artérielle ou la croissance tumorale est également à l'étude. Les maladies auto-immunes telles que la colite ulcéreuse peuvent également être dues à une mauvaise transduction du signal. Dans le choléra, une toxine bactérienne est produite, ce qui provoque une activation permanente de l'adénylyl cyclase.

Le niveau d'AMPc est augmenté car les adénylyl cyclases activées hormonalement correspondantes ne sont pas inhibées. Le niveau de mAMP est également augmenté dans la coqueluche (coqueluche). Ici, l'inhibition de la protéine G, qui est inhibitrice des adénylyl cyclases, est absente. Cela augmente la concentration des adénylyl cyclases. De nombreux changements génétiques des enzymes (y compris les adénylyl cyclases) peuvent provoquer ou favoriser des maladies.