Adenilil ciclasas cuentan como una clase de enzimas para las liasas. Su tarea es catalizar el AMPc cíclico escindiendo los enlaces P-O del ATP. Al hacerlo, desencadenan una cascada de señales que es responsable de muchos procesos diferentes en el organismo.
¿Qué es una adenilil ciclasa?
Las adenilil ciclasas median los efectos de las hormonas u otras sustancias mensajeras desde el exterior de la membrana celular hasta las sustancias mensajeras correspondientes dentro de la célula. Son las llamadas liasas, que actúan como enzimas para romper enlaces específicos en moléculas. Por ejemplo, dividen enlaces P-O (enlace entre fósforo y oxígeno).
Su tarea es catalizar la descomposición de ATP en el segundo mensajero cAMP. Esto se hace con la ayuda de proteínas G. Las proteínas G son responsables de la transmisión de señales (transducción de señales) que tiene lugar entre los receptores y los sistemas de segundos mensajeros. Para ello, las adenilil ciclasas tienen ciertos dominios con una estructura característica, que actúan como sitios de unión para las proteínas ATP y G.
Este enlace inicia el efecto catalítico de las adenilil ciclasas para descomponer el ATP en mAMP. Los planos de construcción de las diferentes adenilil ciclasas son diferentes. Sin embargo, todos tienen los dominios correspondientes en común. Hay diez isoenzimas para las adenilil ciclasas humanas, nueve de las cuales están unidas a la membrana y una se presenta como una proteína citosólica dentro de la célula en compartimentos.
Función, efecto y tareas
La tarea de las adenilil ciclasas es transmitir señales desde la membrana celular externa a sustancias mensajeras dentro de la célula a través de segundos mensajeros. Esto se aplica a todos los seres vivos eucariotas. Pero las adenilil ciclasas también desempeñan un papel como transmisores de señales en bacterias procariotas. Las adenilil ciclasas se dividen en tres clases principales.
La clase I es eficaz en bacterias gramnegativas. Las adenilil ciclasas de clase II juegan un papel importante en las bacterias que causan enfermedades. Dependen de la proteína calmodulina del organismo huésped infectado. La clase más grande (clase III) está representada por las adenilil ciclasas que se encuentran en todos los organismos eucariotas, aquí median los efectos de las hormonas. Para este propósito, las hormonas transmiten señales desde la membrana celular externa a las sustancias mensajeras dentro de la célula. Estas sustancias mensajeras desencadenan las reacciones bioquímicas iniciadas por las hormonas.
La hormona correspondiente se une a su receptor, que al mismo tiempo libera una determinada proteína G. A su vez, la proteína G estimula o inhibe una adenilil ciclasa, que inmediatamente comienza a catalizar la formación de cAMP a partir de ATP o inhibe la formación de cAMP. Cuando el ATP se convierte en AMPc, se forma un pirofosfato con dos grupos fosfato al mismo tiempo. El pirofosfato se descompone inmediatamente en dos fosfatos. Esto hace imposible una reacción inversa al ATP. Por tanto, las adenilil ciclasas están reguladas por la influencia de las proteínas G. El AMPc formado tiene una variedad de funciones en el organismo. Activa la enzima proteína quinasa A.
La proteína quinasa A, a su vez, cataliza la fosforilación de varias enzimas y, por tanto, interviene para regular el metabolismo. La fosforilación activa o inhibe las enzimas correspondientes. Si se trata de activación o inhibición depende de la enzima en particular. A través de la cadena de reacción de la hormona, el receptor, la liberación de proteína G, la activación / inhibición de la adenilil ciclasa, la formación de AMPc a partir de ATP y la estimulación de la proteína quinasa A, el efecto de ciertas hormonas se transmite al sitio objetivo.
Estas hormonas y sustancias mensajeras incluyen glucagón, ACTH, adrenalina, noradrenalina, dopamina, oxitocina, histamina y otras. Además de activar la proteína quinasa A, el AMPc también estimula la expresión génica de algunas hormonas y enzimas. Esto se aplica a las hormonas hormona paratiroidea, péptido intestinal vasoactivo (VIP) y somatostatina, entre otras.
Educación, ocurrencia, propiedades y valores óptimos
Las adenilil ciclasas ocurren en todas partes de la naturaleza. Todas las criaturas eucariotas y algunas procariotas usan adenilil ciclasas para producir el AMPc del segundo mensajero generalizado. En eucariotas, las adenilil ciclasas se encuentran en la superficie de la membrana de las células del cuerpo. Desde allí, pasan las señales de las hormonas y ciertas sustancias mensajeras a la célula, donde se desencadenan diversas reacciones.
Enfermedades y trastornos
Una variedad de enfermedades pueden surgir de defectos e interferencias en todo el sistema de transmisión de señales. Los cambios genéticos en las diversas enzimas involucradas, incluidas las adenilil ciclasas, juegan un papel importante. Incluso hay teorías que asumen que la mayoría de las enfermedades se remontan a una transducción de señales defectuosa desde la membrana celular al interior de la célula.
Tanto una transducción de señales reducida como aumentada desde la superficie celular hacia el interior de la célula tienen valor de enfermedad. Ejemplos de esto incluyen la retinitis pigmentosa enfermedad de los ojos o la diabetes insípida renal Muchas enfermedades endocrinológicas se basan en la transducción de señales reducida. Lo mismo ocurre con la insuficiencia cardíaca. El aumento de la transducción de señales da como resultado valores de AMPc permanentemente aumentados. Hay una excitación constante, que se manifiesta en diversas enfermedades como insuficiencia cardíaca o trastornos psicológicos.
Además de la insuficiencia cardíaca, también se pueden favorecer enfermedades como adicciones (por ejemplo, alcoholismo), esquizofrenia, Alzheimer, asma y otras. También se está investigando la influencia de los trastornos de la transducción de señales en el desarrollo de enfermedades como diabetes mellitus, arteriosclerosis, hipertensión arterial o crecimiento tumoral. Las enfermedades autoinmunes como la colitis ulcerosa también pueden deberse a una transducción de señales defectuosa. En el cólera, se produce una toxina bacteriana que provoca la activación permanente de la adenilil ciclasa.
El nivel de AMPc aumenta porque no se inhiben las correspondientes adenilil ciclasas activadas hormonalmente. El nivel de mAMP también aumenta en la tos ferina (pertusis). Aquí falta la inhibición de la proteína G, que es inhibidora de las adenilil ciclasas. Esto aumenta la concentración de adenilil ciclasas. Muchos cambios genéticos en las enzimas (incluidas las adenilil ciclasas) pueden causar o promover enfermedades.
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