Циклічний аденозинмонофосфат
Циклічний аденозинмонофосфат(циклічний AMФ,3'5'-цAMФ,3'5'-cAMP) - органічна сполука, похідна АТФ що виконує в організмі роль вторинного посередника, що використовується для внутрішньоклітинного поширення сигналів деяких гормонів (наприклад, глюкагону або адреналіну), які не можуть проходити через клітинну мембрану.
Зміст
3'5'-цAMФ синтезується аденілатциклазою у відповідь на деякі гормональні стимулятори; діє як вторинний посередник при клітинному гормональному контролі шляхом стимуляції протеїнкіназ. цАМФ є алостеричним ефектором протеїнкіназ A та іонних каналів. Синтезується цАМФ мембранними аденілатциклазами (родина ферментів, що каталізують реакцію циклізації АТФ з утворенням цАМФ та неорганічного пірофосфату). Розщеплення цАМФ з утворенням АМФ каталізується фосфодіестеразами. Інгібуються цАМФ лише при високих концентраціях метильованих похідних ксантину, наприклад, кофеїну. Аденілатциклази активуються G-білками (активність яких у свою чергу залежить від метаботропних рецепторів, пов'язаних із G-білками).
У неактивному стані протеїнкіназу A є тетрамером, в якому дві К (каталітичні) субодиниці самоінгібовані регуляторними (R) субодиницями. При зв'язуванні цAMФ R-субодиниці дисоціюють з комплексу і відбувається активація К-субодиниць. Активована протеїнкіназа А фосфорилює залишки серину та треоніну у більш ніж 100 різних білках, у тому числі у багатьох ферментах.
цAMФ здійснює функції вторинного внутрішньоклітинного посередника у дії первинних посередників (речовин, що мають короткий період біодеградації) – наприклад, ряду гормонів та нейромедіаторів. цAMФ опосередковує біологічну функцію гормонівшляхом активації (інактивації) клітинних протеїнкіназ (фосфатаз). Протеїнкінази, у свою чергу, фосфорилюють ефекторні білки та змінюють (збільшують або зменшують) їхню активність.
Концентрація цAMФ, що утворюється в клітині, перевищує концентрацію гормону, що діє на клітину, в 100 разів. В основі механізму дії цAMФ у тканинах тварин і людини лежить його взаємодія з протеїнкіназами, наприклад, протеїнкінази А. Зв'язування цAMФ з регуляторною субодиницею протеїнкінази призводить до дисоціації ферменту та активації його каталітичної субодиниці, яка, звільнившись від регуляторної субодиниці, здатна ф в тому числі ферменти). Зміна властивостей цих макромолекул шляхом фосфорилювання змінює відповідні функції клітин. цAMФ відіграє певну роль у морфології, рухливості, пігментації клітин, у кровотворенні, клітинному імунітеті, вірусній інфекції та ін.
У бактеріях рівень цАМФ змінюється в залежності від середовища культивації. Зокрема, рівень цАМФ низький, якщо як джерело вуглецю використовується глюкоза. Це регулюється через пригнічення цАМФ-утворюючого ферменту, аденілатциклази, як побічний продукт транспорту глюкози в клітину. Транскрипційний фактор CRP (cAMP receptor protein), також званий CAP (активатний білок генів катаболізму) формує комплекс з цАМФ і таким чином стає можливим його зв'язування з ДНК. Комплекс CRP-цАМФ збільшує експресію великої кількості генів, включаючи деякі ферменти, відповідальні за запас енергії незалежно від глюкози.
цАМФ, наприклад, залучений у позитивну регуляцію lac оперону. У середовищі з низькою концентрацією глюкози цАМФ накопичується і зв'язується з алостеричним сайтом транскрипційного регулятора CRP. Цей білокпереходить в активну форму і зв'язується зі специфічним сайтом лівіше lac промотора, полегшуючи посадку РНК полімерази на сусідній промотер для старту транскрипції з lac оперону, збільшуючи швидкість транскрипції lac оперону. При високій концентрації глюкози, концентрація цАМФ падає, і CRP дисоціює з lac оперону.