CYCLIC AMP: ISTRAKTURA AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang paikot na AMP o adenosine 3 ', 5'-monophosphate ay isang siklikang nukleotide na gumaganap bilang pangalawang messenger at bahagi ng mga pangunahing elemento ng kontrol ng biochemical intracellular at komunikasyon sa maraming mga buhay na organismo.

Ang pagkakaroon nito ay ipinakita halos 70 taon na ang nakakaraan nina Sutherland at Rall (1958), na inilarawan ang kababalaghan ng akumulasyon ng nucleotide na ito sa mga selula ng atay bilang isang resulta ng pangangasiwa ng epinephrine (adrenaline).

Ang istruktura ng kemikal ng siklik na AMP (Pinagmulan: Wesalius sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Dahil natuklasan ito, ang paikot na AMP ay nauugnay sa mga mammal sa pagkilos ng maraming mga hormones, na may pagtatagong endocrine at exocrine, kasama ang pagpapalaya ng mga neurotransmitters sa synaps at neuromuscular junctions, bukod sa maraming iba pang mga pag-andar.

Ang synthesis nito ay nabalisa sa pamamagitan ng tatlong pamilya ng mga protina na nauugnay sa lamad ng plasma na kilala bilang adenyl cyclase o adenylate cyclase, na may kakayahang gumawa ng cyclic compound mula sa ATP at naglalabas ng pyrophosphate sa cell.

Ang pagkasira nito, sa kabilang banda, ay pinapamagitan ng mga enzyme ng pamilya ng phosphodiesterase, na natutunaw na mga protina na matatagpuan higit sa lahat sa cytosol.

Ang mga enzymes na ito, at samakatuwid ay ang cyclic AMP, ay matatagpuan sa sobrang magkakaibang mga organismo, kasing simple ng unicellular algae at maraming iba pang mga microorganism (bakterya at iba pa) at kumplikado tulad ng mga hayop na may multicellular na may kumplikadong mga landas sa pag-sign.

Bagaman ang pagkakaroon nito sa mga halaman ay isang talakayan, may tiyak na katibayan na nagpapahiwatig na ang ilang mga species ng halaman ay nagtataglay ng aktibidad ng adenylate cyclase, kahit na ang pag-andar nito ay hindi natukoy nang kasiya-siya.

Istraktura

Ang kemikal na istraktura ng siklob na AMP ay na-elucidated ng X-ray crystallography at sa pamamagitan ng mga proton nuclear magnetic resonance studies.

Ito ay isang molekulang molekula na matatag sa init ("heat-stabil") at mas matatag sa alkalina na hydrolysis kaysa sa non-cyclic counterpart, AMP o adenosine monophosphate.

Tulad ng lahat ng mga phosphate nucleotides, ang paikot na AMP ay may isang pangkat na pospeyt na nakakabit sa carbon oxygen na nasa posisyon ng 5 'ng isang molekulang molekula, na kung saan ay dinikit sa isang heterocyclic ring nitrogen base sa pamamagitan ng carbon sa posisyon na 1' at na tumutugma sa isang adenine.

Ang pangkat na pospeyt ng asukal sa ribosa, hindi katulad ng non-cyclic phosphate nucleotides, ay isinalin sa trans sa pamamagitan ng isang bond na phosphodiester na may mga oxygengens ng mga karbohid sa posisyon ng 3 'at 5' ng ribose (3 ', 5'- trans -fused phosphate).

Ang pagbubuklod na ito ay pinipigilan ang paggalaw ng singsing ng furan na bumubuo ng ribose at nakapaloob sa pangkat na pospeyt sa isang pagbuo ng "upuan".

Kung ikukumpara sa mga non-cyclic nucleotides, ang paikot na AMP at iba pang nauugnay na mga nucleotide ay mas maliit na mga molekula na may mas mababang polarity, na isang mahalagang kadahilanan para sa kanilang pagkita ng kaibhan ng mga protina na tumugon sa kanila.

Ang pagbabagong-anyo ng glycosidic bond na nangyayari sa pagitan ng ribose at ang adenine singsing ay may ilang kalayaan sa pag-ikot. Ito rin ay isang mahalagang istruktura ng istruktura para sa pagkakaiba nito mula sa iba pang mga nucleotide (hindi lamang ang pagkakakilanlan ng base ng nitrogenous).

Mga Tampok

Bilang pangalawang messenger, ang cyclic AMP ay nakikilahok sa pag-activate ng maraming mga proseso ng pagbibigay ng senyas (kasunod ng synthesis nito) o sa pag-activate ng iba't ibang mga enzyme na "downstream" sa signaling cascade na kung saan ito ay ginawa.

Nakikilahok ito sa hepatic glycogenolysis at sa pagpapakawala ng insulin mula sa pancreas, sa pagpapalabas ng amylase mula sa mga glandula ng salivary, at sa pagkilos ng estrogen sa matris.

Mayroon itong unibersal na pag-andar sa kontrol ng expression ng gene at sa pagsasama ng maraming mga function na metabolic. Maraming mga cytokine ang gumagamit ng parehong calcium at cyclic AMP upang maisagawa ang kanilang mga pag-andar.

Kabilang sa mga hormone na gumagamit ng cyclic AMP sa mga proseso ng pagbibigay ng senyas (alinman sa pamamagitan ng pagtaas o pagbawas ng konsentrasyon ng intracellular) ay maaaring isama ang catecholamines, glucagon, vasopressin, parathyroid hormone, prostaglandins, insulin, melatonin at adrenaline, bukod sa iba pa.

Ang isa pa sa maraming mga pag-andar nito ay upang mapigilan ang paglaki, pagkita ng kaibahan at paglaganap ng mga T cell sa mga mammal, marahil sa pamamagitan ng pag-activate o induction ng isang panunupil ng mga regulin na mga cytokine ng mga prosesong ito sa naturang mga cell.

Ang paikot na AMP at ang mga siklo ng adenylate na gumagawa nito ay may kaugnayan din sa pag-andar ng maraming mga G-protein na magkakasama na mga receptor na protina, na nauugnay sa iba't ibang mga mekanismo ng senyas at iba pang mahahalagang proseso ng cellular.

Sa glucose metabolismo

Sa mga mamalya, ang siklik na AMP ay gumaganap ng isang papel sa pag-regulate ng glycolytic at gluconeogenic na landas sa pamamagitan ng pagsugpo sa aktibidad ng enzyme na phosphofructokinase 2 (PFK-2), na catalyzes ang pangalawang reaksyon ng glycolysis.

Ang mekanismo ay nagsasangkot ng pakikilahok ng hormon na glucagon sa pag-activate ng hepatic adenylate cyclase, na nagiging sanhi ng isang malaking pagtaas sa konsentrasyon ng cyclic AMP.

Ang siklikang AMP na ito ay nag-oaktibo ng isang cAMP-depend na protein kinase na ang mga phosphory template at pinipigilan ang aktibidad na phosphofructokinase ng PFK-2, na kung saan ay isang bifunctional enzyme na may fructose bisphosphatase na aktibidad.

Paano nangyayari ang proseso ng pag-sign na kinasasangkutan ng paikot na AMP?

Ang isang unang messenger (ng variable na likas na kemikal) na umabot sa isang tukoy na cell bilang isang panlabas na pampasigla ay nakikipag-ugnay sa isang adenylate cyclase enzyme sa membrane ng plasma, na hinihimok ang paggawa ng sikladong AMP.

Ang pagtaas ng konsentrasyon ng cyclic AMP ay gumagana sa pag-activate ng iba pang mga kadahilanan (sa pangkalahatan ay enzymatic) na may mga karagdagang pag-andar sa pagsugpo o pag-activate ng mga proseso ng metabolic o transkripsyon ng gene, bukod sa iba pa.

Sino ang nakaka-aktibo sa paikot na AMP?

Ang isa sa mga pangunahing pag-andar na nauugnay sa molekula ng regulasyon na ito ay ang pagsasaaktibo ng phosphorylase o kinase enzymes, na nagpapahusay sa pagdaragdag o pag-alis ng mga pangkat na phosphoryl sa iba pang mga protina at enzymes.

Karaniwan, ang paggulo ng isang cell ay sinamahan ng pagtaas ng konsentrasyon ng cyclic AMP, kasabay ng pagtaas ng transportasyon ng kaltsyum sa cell na may mga pag-andar sa pag-activate ng siklo ng AMP-paggawa ng adenyl cyclase enzymes.

Parehong synthesis at paghahatid ng mensahe at ang pagkasira ng cyclic AMP sa mga cell ay pino ang regulated na mga proseso na lumahok sa pagpapanatili ng homeostasis ng katawan.

Mga Sanggunian

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Ang Cyclic adenosine monophosphate ay isang pangunahing sangkap ng regulasyon T cell - mediated na pagsugpo. Ang Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Mga Prinsipyo ng Lehninger ng Biochemistry. Mga Edisyon ng Omega (Ika-5 ed.).
3. Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Cyclic nucleotides, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Komunikasyon sa Cell, Kaltsyum Ion, at Cyclic Adenosine Monophosphate. Science, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Cyclic Adenosine Monophosphate, Ca ++, at Membranes. Biochemistry, 59, 1364-1370.