Adenülüültsüklid kuuluvad lüaaside klassi ensüümide. Nende ülesanne on katalüüsida tsüklilist cAMP-d, lõhustades PO-sidemed ATP-st. Seejuures käivitavad nad signaalkaskaadi, mis vastutab organismi paljude erinevate protsesside eest.
Mis on adenülüültsüklaas?
Adenülüültsüklid vahendavad hormoonid või muud kullerid väljaspool rakumembraan kambris olevatele vastavatele kulleritele. Need on nn lüaasid, mis on ensüümide mis lõhustavad spetsiifilisi sidemeid molekulid. Näiteks lõhustavad nad PO-võlakirjad (sidemed fosfor ja hapnik). Nende ülesanne on katalüüsida ATP lagunemine teiseks messenger cAMP-ks. Seda tehakse G abil valgud. G valgud vastutavad retseptorite ja teise messenger-süsteemi vahel toimuvate signaaliülekannete eest. Selleks on adenülüültsüklitel teatud iseloomuliku struktuuriga domeenid, mis toimivad ATP ja G seondumissaitidena valgud. See seondumine käivitab adenülüültsüklate katalüütilise toime ATP lagundamiseks mAMP-ks. Erinevate adenülüültsüklate joonised on erinevad. Siiski on neil kõigil vastavad ühised domeenid. Inimese adenülüültsüklate jaoks on kümme isosüümi, millest üheksa on membraaniga seotud ja üks esineb tsütosoolse valguna rakkudes kambrites.
Funktsioon, tegevus ja rollid
Adenülüültsüklite funktsioon on signaalide edastamine väljastpoolt rakumembraan teise kullerite kaudu kambris asuvatele kulleritele. See kehtib kõigi eukarüootsete organismide kohta. Kuid adenülüültsüklid mängivad prokarüootses rolli ka signaalianduritena bakterid. Seega on adenülüültsüklid jagatud kolme suurde klassi. I klass on efektiivne gramnegatiivsena bakterid. II klassi adenülüültsüklitel on patogeensetes protsessides suur roll bakterid. Need sõltuvad nakatunud peremeesorganismi valgust kalmoduliinist. Suurimat klassi (III klass) esindavad adenülüültsüklid, mida leidub kõigis eukarüootsetes organismides. Siin vahendavad nad tegevust hormoonid. See hõlmab signaali ülekandmist hormoonid väliselt rakumembraan rakus olevatele messenger-ainetele. Need käskained põhjustavad seejärel hormoonide algatatud biokeemilisi reaktsioone. Selle käigus seondub vastav hormoon oma retseptoriga, mis vabastab samaaegselt spetsiifilise G-valgu. G-valk omakorda stimuleerib või pärsib adenülüültsüklaasi, mis hakkab kohe katalüüsima cAMP moodustumist ATP-st või pärsib cAMP moodustumist. ATP muundamisel cAMP-ks pürofosfaat kahega fosfaat rühmad moodustatakse samaaegselt. Pürofosfaat laguneb kohe kaheks fosfaadiks. See muudab vastureaktsiooni ATP-le võimatuks. Seega toimub adenülüültsüklate regulatsioon G-valkude mõju kaudu. Moodustatud cAMP-l on organismis mitu funktsiooni. See aktiveerib ensüümi proteiinkinaasi A. Valgukinaas A omakorda katalüüsib erinevate fosforüülimist ensüümide ja seetõttu sekkub ainevahetusse regulatiivselt. Fosforüülimine aktiveerib või pärsib vastavaid ensüüme. Kas aktivatsioon või inhibeerimine toimub, sõltub vastavatest ensüümidest. Seega vahendatakse teatud hormoonide toimet reaktsiooniahela hormooni, retseptori, G-valgu vabanemise, adenülüültsüklaasi aktiveerimise / pärssimise, ATP-st cAMP moodustumise ja valgukinaas A stimuleerimise kaudu sihtkohta. Nende hormoonide ja kullerite hulka kuuluvad glükagoon, ACTH, adrenaliin, norepinefriini, dopamiini, oksütotsiin, histamiin, ja teised. Lisaks valgukinaas A aktiveerimisele stimuleerib ka cAMP geen mõne hormooni ja ensüümi ekspressioon. See kehtib hormoonide kohta kõrvalkilpnäärme hormoon, vasoaktiivne soolepeptiid (VIP) või somatostatiin, Teiste hulgas.
Moodustumine, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused
Adenülüültsükleid leidub elavas looduses kõikjal. Kõik eukarüootsed ja mõned prokarüootsed organismid kasutavad tavalise teise messenger cAMP tootmiseks adenülüültsükleid. Eukarüootides asuvad adenülüültsüklid somaatiliste rakkude membraanipinnal. Sealt edastavad nad hormoonide ja teatud sõnumitoojate signaalid rakku, kus seejärel käivitatakse mitmesugused reaktsioonid.
Haigused ja häired
Signaalide kogu ülekandesüsteemi defektid ja häired võivad põhjustada mitmesuguseid haigusi. Suurt rolli mängivad geneetilised muutused erinevates ensüümides, sealhulgas adenülüültsüklates. On isegi teooriaid, mis eeldavad, et enamik haigusi on tingitud defektsest signaaliülekandest rakumembraanist raku sisemusse. Nii vähendatud kui ka suurenenud signaaliülekandel raku pinnalt raku sisemusse on haiguse väärtus. Näited hõlmavad silmahaigust pigmendi retiniit või neeru diabeet insipidus. Paljud endokrinoloogilised haigused põhinevad signaali ülekande vähenemisel. Sama kehtib ka süda läbikukkumine. Suurenenud signaaliülekandega ilmnevad püsivalt kõrgenenud cAMP tasemed. Selle tulemuseks on pidev agiteerimine, mis avaldub mitmesugustes haigustes nagu süda ebaõnnestumine või psühholoogilised häired. Lisaks süda ebaõnnestumine, sellised haigused nagu sõltuvused (nt alkoholism), skisofreenia, Alzheimeri haigus, astma ja teisi võidakse eelistada. Signaaliülekandehäirete mõju selliste haiguste arengule nagu diabeet suhkurtõbi, arterioskleroos, hüpertensioon või tuumori kasvu uuritakse ka. Autoimmuunhaigused nagu haavandiline koliit võib olla tingitud ka defektsest signaaliülekandest. Sisse koolera, tekib bakteriaalne toksiin, mis põhjustab adenülüültsüklaasi püsiva aktivatsiooni. CAMP tase on seetõttu kõrgendatud, kuna vastavad hormonaalselt aktiveeritud adenülüültsüklid ei ole pärsitud. MAMP tase on ka läkaköha korral kõrgenenud. Siin puudub adenüülüültsüklate puhul inhibeeriv G-valk. Selle tulemusena on kontsentratsioon adenülüültsüklate arv suureneb. Paljud ensüümide geneetilised muutused (sealhulgas adenülüültsüklid) võivad samuti haigusi põhjustada või soodustada.
