ADENYLATE CYCLASE: CIRI, JENIS, FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The cyclase adenylate atau cyclase adenylyl adalah enzim yang bertanggungjawab untuk penukaran ATP, molekul tenaga yang tinggi dalam kitaran AMP, molekul isyarat penting yang mengaktifkan pelbagai protein kitaran AMP yang bergantung dengan fungsi fisiologi yang penting.

Kegiatannya dikendalikan oleh pelbagai faktor seperti, misalnya, tindakan bersama hormon, neurotransmitter dan molekul pengawalseliaan lain yang berbeza sifatnya (ion kalsium divalen dan protein G, untuk sebilangannya).

Gambar rajah Adenylate cyclase (Sumber: Bensaccount Pengguna di en.wikipedia melalui Wikimedia Commons)

Kepentingan utama enzim ini terletak pada pentingnya produk tindak balas yang menjadi pemangkin, AMP siklik, kerana ia mengambil bahagian dalam pengendalian banyak fenomena selular yang berkaitan dengan metabolisme dan perkembangan, serta tindak balas terhadap rangsangan luaran yang berbeza.

Secara semula jadi, kedua-dua organisma uniselular (relatif sederhana) dan haiwan multiselular besar dan kompleks menggunakan AMP siklik sebagai utusan kedua, dan oleh itu enzim yang menghasilkannya.

Kajian filogenetik membuktikan bahawa enzim ini berasal dari nenek moyang yang sama sebelum pemisahan eubacteria dan eukariota, menunjukkan bahawa AMP siklik mempunyai fungsi yang berbeza, mungkin berkaitan dengan pengeluaran ATP.

Adalah mungkin untuk menerima pernyataan tersebut, kerana reaksi yang dikatalisis oleh adenylate cyclase mudah dibalikkan, yang dapat dilihat pada pemalar keseimbangan untuk sintesis ATP (K eq ≈ 2.1 ± 0.2 10 -9 M 2).

Ciri dan struktur

Sebilangan besar enzim adenylate eenaryotic cyclase dikaitkan dengan membran plasma, tetapi pada bakteria dan sel sperma mamalia mereka didapati sebagai protein larut dalam sitosol.

Dalam ragi dan beberapa bakteria mereka adalah protein membran periferal, sementara pada spesies amuba tertentu mereka adalah molekul dengan segmen transmembran tunggal.

Ciri struktur

Mereka adalah protein yang terdiri daripada rantai polipeptida besar (lebih daripada 1,000 residu asid amino), yang melintasi membran plasma 12 kali melalui dua kawasan yang terdiri daripada enam domain transmembran penyesuaian heliks alfa.

Setiap kawasan transmembran dipisahkan oleh domain sitosolik yang besar, yang bertanggungjawab untuk aktiviti pemangkin.

Di antara organisma eukariotik terdapat beberapa motif yang terpelihara dalam serpihan wilayah terminal amino enzim ini, serta domain sitoplasma sekitar 40 kDa, yang dibatasi oleh bahagian hidrofobik.

Laman web pemangkin

Reaksi bahawa enzim ini memangkinkan, iaitu pembentukan ikatan diester melalui serangan nukleofilik kumpulan OH pada kedudukan 3 'kepada kumpulan fosfat nukleosida trifosfat di kedudukan 5', bergantung pada motif struktur umum yang dikenali sebagai domain Telapak tangan ".

Domain "sawit" ini terdiri daripada motif "βαβααβ" ("β" yang bermaksud kepingan lipatan β dan "α" heliks alfa) dan mempunyai dua residu asid aspartat yang tidak dapat dielakkan yang mengkoordinasikan dua ion logam yang bertanggungjawab pemangkinan, yang boleh menjadi ion magnesium atau zink divalen.

Banyak kajian yang berkaitan dengan struktur kuarter enzim ini telah menunjukkan bahawa unit pemangkinnya wujud sebagai dimer yang pembentukannya bergantung pada segmen transmembran, yang bergabung dalam retikulum endoplasma semasa pembentukan protein.

Lokasi

Telah ditentukan bahawa seperti banyak protein membran integral, seperti protein G, yang mempunyai jangkar fosfatidilinositol, dan banyak lagi, siklon adenil terdapat di kawasan membran khas atau domain mikro yang dikenali sebagai "lipid rakit" (dari Bahasa Inggeris "lipid raft").

Domain membran ini boleh berdiameter hingga beratus-ratus nanometer dan terdiri terutamanya dari kolesterol dan sphingolipid dengan rantai asid lemak tepu yang panjang dan dominan, yang menjadikannya kurang cair dan memungkinkan penempatan segmen transmembran yang berlainan protein.

Adenylate siklase juga telah ditemukan berkaitan dengan subkawasan rakit lipid yang dikenal sebagai "guaolae" (dari bahasa Inggeris "guaolae"), yang merupakan penyerapan membran yang kaya dengan kolesterol dan protein yang berkaitan dengan ini disebut guaolin.

Jenis-Jenis

Secara semula jadi, terdapat tiga kelas adenylate cyclase dan dua yang kini menjadi topik perbincangan.

- Kelas I: mereka terdapat dalam banyak bakteria Gram-negatif seperti E. coli, misalnya, di mana produk reaksi AMP siklik berfungsi sebagai ligan untuk faktor-faktor transkripsi yang bertanggungjawab untuk peraturan operasi katabolik.

- Kelas II: terdapat dalam beberapa patogen dari gen bakteria seperti Bacillus atau Bordetella, di mana ia berfungsi sebagai racun ekstraselular. Mereka adalah protein yang diaktifkan oleh tenangodulin host (tidak ada bakteria).

- Kelas III: dikenali sebagai kelas "universal" dan berkaitan dengan filogenetik dengan guanylate cyclases, yang melakukan fungsi serupa. Mereka dijumpai di kedua prokariota dan eukariota, di mana mereka diatur oleh jalur yang berbeza.

Siklase adenilat mamalia

Pada mamalia, sekurang-kurangnya sembilan jenis enzim ini telah diklon dan dijelaskan, dikodkan oleh sembilan gen bebas dan tergolong dalam kelas III adenil siklase.

Mereka berkongsi struktur kompleks dan topologi membran, serta domain pemangkin pendua yang menjadi ciri dari mereka.

Untuk mamalia, nomenklatur yang digunakan untuk merujuk kepada isoform sesuai dengan huruf AC (untuk adenylate cyclase) dan angka dari 1 hingga 9 (AC1 - AC9). Dua varian enzim AC8 juga telah dilaporkan.

Isoform yang terdapat pada haiwan ini homolog sehubungan dengan urutan struktur utama laman pemangkinnya dan struktur tiga dimensi. Kemasukan salah satu enzim ini dalam setiap "jenis" terutama berkaitan dengan mekanisme peraturan yang beroperasi pada setiap isoform.

Mereka mempunyai corak ekspresi yang selalunya khusus tisu. Semua isoform dapat dijumpai di otak, walaupun ada yang terbatas pada kawasan tertentu dari sistem saraf pusat.

ciri-ciri

Fungsi utama enzim yang tergolong dalam keluarga Adenylate Cyclase adalah untuk mengubah ATP menjadi AMP siklik dan untuk ini mereka menjadi pemangkin kepada pembentukan ikatan diester 3'-5 'intramolekul (reaksi serupa dengan yang dikatalisis oleh polimerase DNA). dengan pembebasan molekul pirofosfat.

Pada mamalia, variasi yang dapat dicapai berkaitan dengan percambahan sel, ketergantungan etanol, keplastikan sinaptik, ketergantungan ubat, irama sirkadian, rangsangan penciuman, pembelajaran dan ingatan.

Beberapa pengarang mencadangkan bahawa adenylate siklase mungkin mempunyai fungsi tambahan sebagai molekul transporter atau, apa yang sama, menyalurkan protein dan pengangkut ion.

Walau bagaimanapun, hipotesis ini hanya diuji berdasarkan susunan atau topologi segmen transmembran enzim ini, yang berkongsi beberapa homologi atau persamaan struktur (tetapi bukan urutan) dengan saluran pengangkutan ion tertentu.

Kedua-dua AMP siklik dan PPi (pirofosfat), yang merupakan produk tindak balas, mempunyai fungsi pada tahap sel; tetapi kepentingannya bergantung pada organisma di mana mereka berada.

Peraturan

Kepelbagaian struktur yang besar di antara adenyl cyclases menunjukkan kerentanan yang besar terhadap pelbagai bentuk peraturan, yang memungkinkan mereka untuk bergabung ke dalam pelbagai jalur isyarat selular.

Aktiviti pemangkin beberapa enzim ini bergantung pada ketoasid alfa, sementara yang lain mempunyai mekanisme pengawalseliaan yang jauh lebih kompleks yang melibatkan subunit pengatur (oleh rangsangan atau penghambatan) yang bergantung, misalnya, pada kalsium dan faktor lain yang umumnya larut, serta protein lain.

Banyak siklase adenilat diatur secara negatif oleh subunit beberapa protein G (menghalang fungsinya), sementara yang lain memberikan kesan yang lebih aktif.

Rujukan

1. Cooper, DMF (2003). Peraturan dan organisasi adenylyl cyclases dan cAMP. Jurnal Biokimia, 375, 517-529.
2. Cooper, D., Mons, N., & Karpen, J. (1995). Adenylyl cyclases dan interaksi antara kalsium dan isyarat CAMP. Alam, 374, 421-424.
3. Danchin, A. (1993). Phylogeny of Adenylyl Cyclases. Kemajuan dalam Penyelidikan Utusan Kedua dan Fosfoprotein, 27, 109–135.
4. Hanoune, J., & Defer, N. (2001). Peraturan dan Peranan Isoform Adenylyl Cyclase. Ann. Pendeta Pharmacol Toksikol. , 41, 145-174.
5. Linder, U., & Schultz, JE (2003). Kitaran adenylyl kelas III: modul isyarat pelbagai guna. Isyarat Selular, 15, 1081-1089.
6. Tang, W., & Gilman, AG (1992). Adenylyl Cyclases. Sel, 70, 669-672.