Das Zyklisches AMP oder Adenosin-3 ', 5'-monophosphat ist ein cyclisches Nukleotid, das als sekundärer Botenstoff fungiert und Teil der Grundelemente der biochemischen Kontrolle und intrazellulären Kommunikation in vielen lebenden Organismen ist.
Seine Existenz wurde vor fast 70 Jahren von Sutherland und Rall (1958) nachgewiesen, die das Phänomen der Akkumulation dieses Nukleotids in Leberzellen als Folge der Verabreichung von Adrenalin (Adrenalin) beschrieben..
Seit seiner Entdeckung wurde zyklisches AMP bei Säugetieren unter anderem mit der Wirkung vieler Hormone, der endokrinen und exokrinen Sekretion, der Freisetzung von Neurotransmittern an der Synapse und den neuromuskulären Übergängen in Verbindung gebracht..
Seine Synthese wird durch drei Familien von Proteinen katalysiert, die mit der Plasmamembran assoziiert sind, die als Adenylcyclase oder Adenylatcyclase bekannt ist und in der Lage ist, die cyclische Verbindung aus ATP herzustellen und Pyrophosphat in die Zelle freizusetzen..
Sein Abbau wird andererseits durch Enzyme der Phosphodiesterase-Familie vermittelt, bei denen es sich um lösliche Proteine handelt, die hauptsächlich im Cytosol vorkommen.
Diese Enzyme und damit zyklisches AMP kommen in äußerst unterschiedlichen Organismen vor, so einfach wie einzellige Algen und viele andere Mikroorganismen (Bakterien und andere) und so komplex wie mehrzellige Tiere mit komplizierten Signalwegen..
Obwohl sein Vorhandensein in Pflanzen diskutiert wird, gibt es bestimmte Hinweise darauf, dass einige Pflanzenarten Adenylatcyclaseaktivität besitzen, obwohl ihre Funktion nicht zufriedenstellend bestimmt wurde..
Artikelverzeichnis
Die chemische Struktur von cyclischem AMP wurde durch Röntgenkristallographie und durch Protonenkernresonanzstudien aufgeklärt..
Dies ist ein hitzestabiles cyclisches Molekül ("hitzestabil ") und stabiler gegenüber alkalischer Hydrolyse als sein nicht-cyclisches Gegenstück AMP oder Adenosinmonophosphat.
Wie alle Phosphatnukleotide hat cyclisches AMP eine Phosphatgruppe, die an der 5'-Position eines Ribosemoleküls an den Kohlenstoffsauerstoff gebunden ist, die wiederum über den Kohlenstoff an der 1'-Position an eine heterocyclische Ringstickstoffbase gebunden ist und einer entspricht Adenin.
Die Phosphatgruppe des Ribosezuckers ist im Gegensatz zu den nichtcyclischen Phosphatnukleotiden an kondensiert trans durch eine Phosphodiesterbindung mit den Sauerstoffatomen der Kohlenstoffe an den 3'- und 5'-Positionen der Ribose (3 ', 5'-trans-verschmolzen Phosphat).
Diese Vereinigung schränkt die Bewegung des Furanrings ein, der Ribose bildet und die Phosphatgruppe in einer "Stuhl" -Konformation einschließt..
Im Vergleich zu nicht-cyclischen Nukleotiden sind cyclisches AMP und andere verwandte Nukleotide kleinere Moleküle mit geringerer Polarität, was ein wichtiger Faktor für ihre Differenzierung durch die auf sie reagierenden Proteine ist..
Die Konformation der glykosidischen Bindung zwischen Ribose und Adeninring weist eine gewisse Rotationsfreiheit auf. Dies ist auch ein wichtiger Strukturparameter für die Unterscheidung von anderen Nukleotiden (nicht nur die Identität der stickstoffhaltigen Base).
Als sekundärer Botenstoff ist cyclisches AMP an der Aktivierung vieler Signalprozesse (nach seiner Synthese) oder an der Aktivierung verschiedener Enzyme "stromabwärts" in der Signalkaskade beteiligt, durch die es produziert wird..
Beteiligt sich an der Glykogenolyse in der Leber und an der Freisetzung von Insulin aus der Bauchspeicheldrüse, an der Freisetzung von Amylase aus den Speicheldrüsen und an der Wirkung von Östrogen in der Gebärmutter.
Es hat universelle Funktionen bei der Kontrolle der Genexpression und bei der Integration mehrerer Stoffwechselfunktionen. Viele Zytokine verwenden sowohl Kalzium als auch cyclisches AMP, um ihre Funktionen zu erfüllen..
Zu den Hormonen, die zyklisches AMP in ihren Signalprozessen verwenden (entweder durch Erhöhen oder Verringern seiner intrazellulären Konzentration), können unter anderem Katecholamine, Glucagon, Vasopressin, Nebenschilddrüsenhormon, Prostaglandine, Insulin, Melatonin und Adrenalin gehören.
Eine weitere seiner vielen Funktionen besteht darin, das Wachstum, die Differenzierung und die Proliferation von T-Zellen in Säugetieren zu hemmen, wahrscheinlich durch Aktivierung oder Induktion eines Repressors der regulatorischen Zytokine dieser Prozesse in solchen Zellen..
Cyclisches AMP und die Adenylatcyclasen, die es produzieren, hängen auch mit der Funktion vieler G-Protein-gekoppelter Proteinrezeptoren zusammen, die mit verschiedenen Signalmechanismen und anderen wichtigen zellulären Prozessen verbunden sind..
Bei Säugetieren hat cyclisches AMP Funktionen bei der Regulation des glykolytischen und glukoneogenen Weges durch die Hemmung der Aktivität des Enzyms Phosphofructokinase 2 (PFK-2), das die zweite Reaktion der Glykolyse katalysiert..
Der Mechanismus beinhaltet die Beteiligung des Hormons Glucagon an der Aktivierung der hepatischen Adenylatcyclase, was zu einem beträchtlichen Anstieg der Konzentration von cyclischem AMP führt..
Dieses cyclische AMP aktiviert eine cAMP-abhängige Proteinkinase, die die Phosphofructokinase-Aktivität von PFK-2, einem bifunktionellen Enzym mit Fructose-Bisphosphatase-Aktivität, phosphoryliert und hemmt..
Ein erster Botenstoff (variabler chemischer Natur), der als externer Stimulus eine bestimmte Zelle erreicht, interagiert mit einem Adenylatcyclaseenzym in der Plasmamembran und induziert die Produktion von cyclischem AMP.
Die Erhöhung der Konzentration von cyclischem AMP wirkt sich unter anderem auf die Aktivierung anderer (im Allgemeinen enzymatischer) Faktoren aus, die zusätzliche Funktionen bei der Hemmung oder Aktivierung von Stoffwechselprozessen oder der Gentranskription haben..
Eine der Hauptfunktionen, die mit diesem regulatorischen Molekül verbunden sind, ist die Aktivierung von Phosphorylase- oder Kinaseenzymen, die die Addition oder Entfernung von Phosphorylgruppen zu anderen Proteinen und Enzymen katalysieren..
Normalerweise geht die Anregung einer Zelle mit einer Erhöhung der Konzentration an cyclischem AMP einher, was mit einer Erhöhung des Calciumtransports zur Zelle einhergeht, die Funktionen bei der Aktivierung der cyclischen AMP-produzierenden Adenylcyclaseenzyme hat..
Sowohl die Synthese als auch die Übertragung der Nachricht und der Abbau von cyclischem AMP in Zellen sind fein regulierte Prozesse, die an der Aufrechterhaltung der Körperhomöostase beteiligt sind.
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