ADENILAT SIKLAZ: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI, IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Adenilat siklaz ya da adenilil siklaz ATP, siklik AMP, önemli fizyolojik işlevlerden siklik AMP-bağımlı ve farklı proteinler aktive önemli bir sinyal molekülü yüksek bir enerji molekülün dönüştürülmesinden sorumlu enzimdir.

Aktivitesi, örneğin, hormonların, nörotransmiterlerin ve farklı yapıdaki diğer düzenleyici moleküllerin (birkaçını saymak gerekirse iki değerli kalsiyum iyonları ve G proteinleri) uyumlu hareketi gibi çeşitli faktörler tarafından kontrol edilir.

Adenilat siklaz diyagramı (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla en.wikipedia'da Bensaccount kullanıcısı)

Bu enzimin temel önemi, metabolizma ve gelişme ile ilgili birçok hücresel olgunun ve farklı dış uyaranlara tepkinin kontrolüne katıldığı için katalize ettiği reaksiyonun ürünü olan döngüsel AMP'nin öneminde yatmaktadır.

Doğada, hem tek hücreli organizmalar (nispeten basit) hem de büyük ve karmaşık çok hücreli hayvanlar, ikinci bir haberci olarak döngüsel AMP'yi ve dolayısıyla onu üreten enzimleri kullanır.

Filogenetik çalışmalar, bu enzimlerin öbakteriler ve ökaryotların ayrılmasından önce ortak bir atadan türetildiğini ortaya koyuyor ve bu da siklik AMP'nin belki de ATP üretimiyle ilişkili farklı işlevlere sahip olduğunu gösteriyor.

Bu ifadeyi kabul etmek mümkündür, çünkü adenilat siklaz tarafından katalize edilen reaksiyon ATP sentezi için denge sabitinde görülebilen kolaylıkla tersine çevrilebilir (K eq ≈ 2.1 ± 0.2 10-9 M2).

Özellikleri ve yapısı

Ökaryotik adenilat siklaz enzimlerinin çoğu plazma zarı ile ilişkilidir, ancak bakterilerde ve memeli sperm hücrelerinde sitozolde çözünür proteinler olarak bulunurlar.

Maya ve bazı bakterilerde periferik membran proteinleriyken, belirli amip türlerinde tek bir transmembran segmenti olan moleküllerdir.

Yapısal özellikler

Bunlar, plazma membranını alfa sarmal yapının altı transmembran alanından oluşan iki bölgeden 12 kez geçen büyük polipeptit zincirlerinden (1.000 amino asit kalıntısından fazla) oluşan proteinlerdir.

Her bir transmembran bölgesi, katalitik aktiviteden sorumlu olan büyük bir sitosolik alan ile ayrılır.

Ökaryotik organizmalar arasında, bu enzimlerin amino terminal bölgesinin bir fragmanında bazı korunmuş motiflerin yanı sıra hidrofobik bölümlerle sınırlandırılan yaklaşık 40 kDa'lık bir sitoplazmik alan vardır.

Katalitik site

Bu enzimlerin katalize ettiği reaksiyon, yani 3 'konumundaki OH grubunun 5' konumundaki nükleozid trifosfatın fosfat grubuna nükleofilik saldırısı yoluyla bir diester bağının oluşumunu katalize eder, etki alanı olarak bilinen ortak bir yapısal motife bağlıdır. Avuç içi".

Bu "hurma" alanı, bir "βαβααβ" motifinden ("β", β katlanmış tabakalar ve "a" alfa sarmalları anlamına gelir) oluşur ve iki sorumlu metal iyonunu koordine eden iki değişmez aspartik asit kalıntısına sahiptir. iki değerlikli magnezyum veya çinko iyonları olabilen kataliz.

Bu enzimlerin kuaterner yapısı ile ilgili birçok çalışma, katalitik birimlerinin, proteinin oluşumu sırasında endoplazmik retikulumla birleşen transmembran segmentlerine bağlı, oluşumu bir dimer olarak var olduğunu ortaya koymuştur.

yer

G proteinleri, fosfatidilinozitol ankorlu olanlar ve diğerleri gibi birçok integral membran proteini gibi adenil siklazların da özel membran bölgelerinde veya "lipid sallar" olarak bilinen mikro alanlarda bulunduğu tespit edilmiştir. İngilizce "lipid sal").

Bu membran alanları yüzlerce nanometre çapa kadar olabilir ve esas olarak kolesterol ve sfingolipidlerden oluşur ve uzun, ağırlıklı olarak doymuş yağ asidi zincirleri içerir; proteinler.

Adenilat siklazlarının, kolesterol yönünden zengin zarın ve bununla ilişkili bir proteinin caveolin denilen istilası olan "caveolae" (İngilizce "caveolae" den) olarak bilinen lipid sallarının alt bölgeleri ile ilişkili olduğu da bulunmuştur.

Türleri

Doğada, iyi tanımlanmış üç adenilat siklaz sınıfı vardır ve şu anda tartışma konusu olan iki sınıf vardır.

- Sınıf I: E. coli gibi birçok Gram-negatif bakteride bulunurlar, örneğin reaksiyonun döngüsel AMP ürününün, katabolik operonların düzenlenmesinden sorumlu olan transkripsiyon faktörleri için bir ligand işlevi gördüğü yerlerde.

- Sınıf II: Bacillus veya Bordetella gibi hücre dışı toksin görevi gördükleri bazı bakteri cinslerinin patojenlerinde bulunur. Konak kalmodulin tarafından aktive edilen proteinlerdir (bakterilerde bulunmaz).

- Sınıf III: "evrensel" sınıf olarak bilinir ve filogenetik olarak benzer işlevleri yerine getiren guanilat siklazlarla ilişkilidir. Hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda bulunurlar, burada farklı yollarla düzenlenirler.

Memeli adenilat siklazları

Memelilerde, bu enzimlerin en az dokuz türü klonlanmış ve tanımlanmış, dokuz bağımsız gen tarafından kodlanmıştır ve adenil siklaz sınıf III'e aittir.

Karmaşık yapıları ve membran topolojilerini ve bunların karakteristikleri olan çoğaltılmış katalitik alanları paylaşırlar.

Memeliler için, izoformlara atıfta bulunmak için kullanılan isimlendirme, AC harflerine (adenilat siklaz için) ve 1'den 9'a (AC1 - AC9) kadar bir sayıya karşılık gelir. AC8 enziminin iki varyantı da rapor edilmiştir.

Bu hayvanlarda bulunan izoformlar, katalitik bölgelerinin birincil yapısının dizisine ve üç boyutlu yapıya göre homologdur. Bu enzimlerden birinin her "tip" içerisine dahil edilmesi, temel olarak her izoform üzerinde işleyen düzenleyici mekanizmalarla ilgilidir.

Genellikle dokuya özgü ifade kalıplarına sahiptirler. Tüm izoformlar beyinde bulunabilir, ancak bazıları merkezi sinir sisteminin belirli alanlarıyla sınırlıdır.

Özellikleri

Adenylate Cyclase familyasına ait enzimlerin ana işlevi, ATP'yi siklik AMP'ye dönüştürmektir ve bunun için molekül içi bir 3'-5 'diester bağı oluşumunu katalize ederler (DNA polimerazlar tarafından katalize edilene benzer reaksiyon). bir pirofosfat molekülünün salınmasıyla.

Memelilerde elde edilebilecek farklı varyantlar hücre çoğalması, etanol bağımlılığı, sinaptik esneklik, ilaç bağımlılığı, sirkadiyen ritim, koku alma uyarımı, öğrenme ve hafıza ile ilişkilendirilmiştir.

Bazı yazarlar, adenilat siklazların, taşıyıcı moleküller veya aynısı olan kanal proteinleri ve iyonik taşıyıcılar olarak ek bir işleve sahip olabileceğini öne sürmüşlerdir.

Bununla birlikte, bu hipotezler, yalnızca, belirli iyon nakil kanallarıyla bazı homolojileri veya yapısal benzerlikleri (ancak sekansları değil) paylaşan bu enzimlerin transmembran segmentlerinin düzenlenmesi veya topolojisine dayalı olarak test edilmiştir.

Reaksiyonun ürünleri olan hem siklik AMP hem de PPi (pirofosfat) hücresel düzeyde fonksiyonlara sahiptir; ancak önemi, bulundukları organizmaya bağlıdır.

düzenleme

Adenil siklazlar arasındaki büyük yapısal çeşitlilik, çok çeşitli hücresel sinyal yollarına entegre olmalarına izin veren çoklu düzenleme biçimlerine karşı büyük bir duyarlılık gösterir.

Bu enzimlerin bazılarının katalitik aktivitesi alfa ketoasitlere bağlıdır, diğerleri ise örneğin kalsiyum ve diğer genel olarak çözünür faktörlerin yanı sıra, düzenleyici alt birimleri (uyarma veya inhibisyon yoluyla) içeren çok daha karmaşık düzenleyici mekanizmalara sahiptir. diğer proteinlerin.

Birçok adenilat siklaz, bazı G proteinlerinin alt birimleri tarafından negatif olarak düzenlenirken (işlevlerini engeller), diğerleri ise daha aktifleştirici etkiler uygular.

Referanslar

1. Cooper, DMF (2003). Adenilil siklazların ve cAMP'nin düzenlenmesi ve organizasyonu. Biochemical Journal, 375, 517-529.
2. Cooper, D., Mons, N. ve Karpen, J. (1995). Adenilil siklazlar ve kalsiyum ve cAMP sinyali arasındaki etkileşim. Nature, 374, 421-424.
3. Danchin, A. (1993). Adenilil Siklazların Filogeni. Second Messenger ve Fosfoprotein Araştırmasındaki Gelişmeler, 27, 109–135.
4. Hanoune, J. ve Defer, N. (2001). Adenilil Siklaz İzoformlarının Düzenlenmesi ve Rolü. Ann. Rev. Pharmacol. Toxıcol. , 41, 145-174.
5. Linder, U. ve Schultz, JE (2003). Sınıf III adenilil siklazlar: çok amaçlı sinyal modülleri. Cellular Signaling, 15, 1081-1089.
6. Tang, W. ve Gilman, AG (1992). Adenilil Siklazlar. Cell, 70, 669-672.