Caratteristiche, tipi, funzioni di Ciclasa adenilato

IL Cyclasa adenilato O adenilciclasi È l'enzima responsabile della conversione ATP, una molecola ad alta energia, nell'amplificatore ciclico, un'importante molecola di segnalazione che attiva varie proteine ​​AMP dipendenti da cicliche con importanti funzioni fisiologiche.

La sua attività è controllata da vari fattori come l'azione concertata di ormoni, neurotrasmettitori e altre molecole regolatori di natura diversa (ioni di calcio bivalente e proteine ​​G, per citarne alcuni).

Diagramma di adenilato Cyclasa (fonte: Account da utente.Wikipedia [dominio pubblico] via Wikimedia Commons)

La principale importanza di questo enzima risiede nella trascendenza del prodotto della reazione che catalizza, l'amplificatore ciclico, poiché partecipa al controllo di molti fenomeni cellulari legati al metabolismo e allo sviluppo, nonché alla risposta a diversi stimoli esterni esterni.

In natura, sia gli organismi unicellulari (relativamente semplici) che gli animali multicellulari grandi e complessi, usano l'amplificatore ciclico come secondo messaggero, e quindi agli enzimi che lo producono.

Studi filogenetici stabiliscono che questi enzimi derivano da un antenato comune prima della separazione di eubatteri ed eucarioti, il che suggerisce che l'amplificatore ciclico aveva funzioni diverse, forse legate alla produzione di ATP.

È possibile accettare tale affermazione, poiché la reazione catalizzata dalla ciclasi adenilata è facilmente reversibile, che può essere notata nella costante di equilibrio per la sintesi di ATP (KEq ≈ 2.1 ± 0.2 10-9 M2).

[TOC]

Caratteristiche e struttura

La maggior parte degli enzimi adenilati eucariotici di adenilato sono associati alla membrana plasmatica, ma nei batteri e nelle cellule degli spermatozoi dei mammiferi si trovano come proteine ​​solubili nel citosol.

Nei lieviti e alcuni batteri sono proteine ​​della membrana periferica, mentre in alcune specie di ameba sono molecole con un singolo segmento transmembrano.

Caratteristiche strutturali

Sono proteine ​​composte da grandi catene polipeptidiche (di più di 1.000 rifiuti di aminoacidi), che attraversano la membrana plasmatica 12 volte per mezzo di due regioni composte da sei domini transmembrani di conformazione alfa.

Ogni regione transmembranale è separata da un ampio dominio citosolico, che è responsabile dell'attività catalitica.

Può servirti: flora e fauna dall'Africa: specie rappresentative

Tra gli organismi eucariotici ci sono alcune ragioni conservate in un frammento della regione terminale amminica di questi enzimi, nonché un dominio citoplasmatico di circa 40 kDa, che è delimitato dalle sezioni idrofobiche.

Sito catalitico

La reazione che questi enzimi catalizzano, cioè, la formazione di un legame diete Palma del dominio ".

Questo dominio di "Palma" è composto da un motivo "βαβαβ"(" Β "che vuole indicare i fogli β piantati e" α "alle eliche alfa) e ha due residui di acido asparabile invariabili che coordinano i due ioni metallici responsabili della catalisi, che possono essere di bilancio di magnesio o di magnesio zinco.

Molti studi relativi alla struttura quaternaria di questi enzimi hanno rivelato che la loro unità catalitica esiste come un dimero la cui formazione dipende dai segmenti transmembranici, che sono raccolti nel reticolo endoplasmatico durante la formazione della proteina.

Posizione

È stato determinato che, come molte proteine ​​complete della membrana, come le proteine ​​G, quelle con ancore di fosfatidilinositolo e molti altri, gli adenilcici si trovano in regioni o micro domini speciali di membrana noti come "balsas lipidici" (dell'inglese "Raft lipidico").

Questi domini di membrana possono avere fino a centinaia di nanometri di diametro e sono principalmente composti da colesterolo e sfingolipidi con catene di acidi grassi prevalentemente saturi e una grande lunghezza, il che fa sì che abbiano meno fluidità e consentono l'accoglienza dei segmenti transmembranici di diverse proteine.

Cyclasas adenlate si sono anche trovati associati a sottoregioni di zattere lipidiche note come "Caveolas" (inglese "Caveolae "), che sono piuttosto invaginazioni della membrana ricca di colesterolo e una proteina associata a questo che si chiama Caveolina.

Ragazzi

In natura ci sono tre tipi di cicli adenilati ben definiti e due che sono attuali soggetti a discussione.

Può servirti: oxihemoglobin: caratteristiche, struttura e curva dell'Unione

- Classe I: sono presenti in molti batteri negativi come grammo come E. coli, Ad esempio, laddove il prodotto AMP ciclico della reazione ha funzioni come il ligando per i fattori di trascrizione responsabili della regolazione degli operati catabolici.

- Classe II: si trovano in alcuni patogeni di generi di batteri come Bacillo O Bordetella, dove servono come tossine extracellulari. Sono proteine ​​attivate dalla calmodulina dell'ospite (assenti nei batteri).

- Classe III: sono conosciuti come la classe "universale" e sono filogeneticamente correlati ai guanilaato cyclasas, che svolgono funzioni simili. Si trovano sia in procarioti che in eucarioti, dove sono regolati da strade diverse.

Ciclasi di mammifero adenilato

Nei mammiferi, almeno nove tipi di questi enzimi sono stati clonati e descritti.

Queste condividono strutture complesse e topologie a membrana, nonché domini catalitici duplicati che ne sono caratteristici.

Per i mammiferi, la nomenclatura usata per fare riferimento alle isoforme corrisponde alle lettere AC (da Cyclasa adenilato) e in un numero da 1 a 9 (AC1 - AC9). Sono state anche riportate due varianti dell'enzima AC8.

Le isoforme presenti in questi animali sono controparte per quanto riguarda la sequenza della struttura primaria dei loro siti catalitici e la struttura tridimensionale. L'inclusione di uno di questi enzimi all'interno di ciascun "tipo" è principalmente correlata ai meccanismi di regolazione che operano su ciascuna isoforma.

Hanno schemi di espressione che sono spesso specifici del tessuto. Nel cervello puoi trovare tutte le isoforme, sebbene alcuni siano limitati a aree specifiche del sistema nervoso centrale.

Funzioni

La funzione principale degli enzimi appartenenti alla famiglia di adenilato di cilasi è quella di trasformare l'ATP in amplificatore ciclico e per questo catalizzano la formazione di un collegamento di dieter intramolecolare 3 ' - 5' (reazione simile a quella catalizzata dalle polimerasi di DNA), con Il rilascio di una molecola di pirofosfato.

Nei mammiferi, le diverse varianti che possono essere raggiunte sono state collegate alla proliferazione cellulare, alla dipendenza da etanolo, alla plasticità sinaptica, alla dipendenza dai farmaci, al ritmo circadiano, alla stimolazione olfattiva, all'apprendimento e alla memoria.

Può servirti: parassitismo: concetto, tipi ed esempi

Alcuni autori hanno affermato che le cicli adenilate possono avere una funzione aggiuntiva come molecole di trasporto o, che è la stessa, proteine ​​del canale e trasportatori ionici.

Tuttavia, queste ipotesi sono state dimostrate solo a seconda della disposizione o della topologia dei segmenti transmembrani di questi enzimi, che condivide alcune omologie strutturali o somiglianze (ma non sequenza) con alcuni canali di trasporto ionico.

Sia l'AMP ciclico che il PPI (pirofosfato), che sono i prodotti della reazione, hanno funzioni a livello cellulare; Ma la sua importanza dipende dall'organismo in cui sono.

Regolamento

La grande diversità strutturale tra gli adenilciclassi dimostra una grande suscettibilità a molteplici forme di regolazione, che consente loro di integrarsi in una varietà di rotte di segnalazione cellulare.

L'attività catalitica di alcuni di questi enzimi dipende da alfa chetoacidi, mentre altri hanno meccanismi di regolazione molto più complessi che coinvolgono le subunità regolatori (per stimolazione o inibizione) che dipendono, ad esempio, dal calcio e da altri fattori generalmente solubili, nonché di altri proteine.

Molti cicli adenilati sono regolati negativamente da subunità di alcune proteine ​​G (inibiscono la loro funzione), mentre altri esercitano piuttosto attivatori.

Riferimenti

1. Cooper, d. M. F. (2003). Regolamento e organizzazione di cicli adenilyl e campo. Diario biochimico, 375, 517-529.
2. Cooper, d., Mons, n., & Karpen, J. (1995). Adenilil ciclasi e l'interazione tra calcio e sigaling camplo. Natura, 374, 421-424.
3. Danchin, a. (1993). Filogenesi delle cicli adenilil. Progressi nella ricerca del secondo messaggero e della fosfoproteina, 27, 109-135.
4. Hanoune, j., & Defer, N. (2001). Regolazione e ruolo delle isoforme adenililclasi. Ann. Rev. Pharmacol. Tossicolo., 41, 145-174.
5. Bordo, u., & Schultz, J. E. (2003). Ciclasse adenylyl di classe III: moduli di segnalazione multiuso. Segnalazione cellulare, quindici, 1081-1089.
6. Tang, w., & Gilman, a. G. (1992). Adenylyl Cyclasi. Cellula, 70, 669-672.