Adenylyylisyklaasi - Adenylyl cyclase
Adenylyylisyklaasi | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tunnisteet | |||||||||
EY -nro | 4.6.1.1 | ||||||||
CAS -nro | 9012-42-4 | ||||||||
Tietokannat | |||||||||
IntEnz | IntEnz -näkymä | ||||||||
BRENDA | BRENDA -merkintä | ||||||||
ExPASy | NiceZyme -näkymä | ||||||||
KEGG | KEGG -merkintä | ||||||||
MetaCyc | aineenvaihduntareitti | ||||||||
PRIAM | profiili | ||||||||
ATE -rakenteet | RCSB PDB PDBe ATE | ||||||||
Geenien ontologia | Amigo / QuickGO | ||||||||
|
Adenylyylisyklaasi ( EC 4.6.1.1 , joka tunnetaan myös yleisesti nimellä adenyylisyklaasi ja adenylaattisyklaasi , lyhenne AC ) on entsyymi, jolla on keskeiset säätelevät roolit olennaisesti kaikissa soluissa . Se on kaikkein polyphyletic entsyymi-: kuusi erillistä luokkaa on kuvattu, kaikki katalysoi sama reaktio mutta edustavat liity geenin perheet , joilla ei ole tunnettua sekvenssi tai rakenteellista homologiaa . Tunnetuin adenylyylisyklaasiluokka on luokka III tai AC-III (luokissa käytetään roomalaisia numeroita). AC-III esiintyy laajalti eukaryooteissa ja sillä on tärkeä rooli monissa ihmisen kudoksissa .
Kaikki luokat adenylyylisyklaasin katalysoivat muuntaminen adenosiinitrifosfaatin (ATP) 3' , 5'-syklisen AMP: n (cAMP) ja pyrofosfaatti . Magnesium -ionit ovat yleensä vaaditaan, ja näyttävät liittyvän läheisesti mukana entsymaattista. AC: n tuottama cAMP toimii sitten säätelysignaalina spesifisten cAMP: tä sitovien proteiinien , joko transkriptiotekijöiden , entsyymien (esim. CAMP-riippuvaisten kinaasien ) tai ionin kuljettajien kautta .
Luokat
Luokka I
Adenylaattisyklaasi, luokka-I | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tunnisteet | |||||||||
Symboli | Adenylate_cycl | ||||||||
Pfam | PF01295 | ||||||||
InterPro | IPR000274 | ||||||||
PROSITE | PDOC00837 | ||||||||
|
Ensimmäistä adenylyylisyklaasiluokkaa esiintyy monissa bakteereissa, mukaan lukien E. coli (kuten CyaA P00936 [ei liity luokan II entsyymiin]). Tämä oli ensimmäinen AC -luokka, jota karakterisoitiin. Havaittiin, että E. coli, jolla ei ollut glukoosia, tuottaa cAMP: tä, joka toimii sisäisenä signaalina aktivoida geenien ilmentyminen muiden sokereiden tuontia ja metabolointia varten. cAMP käyttää tätä vaikutusta sitomalla transkriptiotekijä CRP , joka tunnetaan myös nimellä CAP. Luokan I AC: t ovat suuria sytosolisia entsyymejä (~ 100 kDa), joilla on suuri säätelyalue (~ 50 kDa), jotka havaitsevat epäsuorasti glukoositasot. Vuodesta 2012 lähtien kristallirakennetta ei ole saatavilla luokan I vaihtovirtalähteelle.
Tälle luokalle on saatavana joitakin epäsuoria rakenteellisia tietoja. Tiedetään, että N-terminaalinen puolisko on katalyyttinen osa ja että se vaatii kaksi Mg 2+ -ionia . S103, S113, D114, D116 ja W118 ovat viisi ehdottoman välttämätöntä tähdettä. Luokan I katalyyttinen domeeni ( Pfam PF12633 ) kuuluu samaan superperheeseen ( Pfam CL0260 ) kuin DNA -polymeraasi beetan ( Pfam PF18765 ) kämmendomeeni . Sen sekvenssin kohdistaminen rakenteeseen liittyvään arkeologiseen CCA-tRNA-nukleotidyylitransferaasiin ( ATE : 1R89 ) mahdollistaa jäännösten kohdistamisen tiettyihin toimintoihin: y-fosfaatin sitominen, rakenteen vakauttaminen, DxD-motiivi metalli-ionin sitomiseen ja lopuksi riboosin sitoutuminen.
Luokka II
Nämä adenylyylisyklaasit ovat patogeenisten bakteerien, kuten Bacillus anthracis , Bordetella pertussis , Pseudomonas aeruginosa ja Vibrio vulnificus, erittämiä myrkkyjä infektioiden aikana. Nämä bakteerit erittävät myös proteiineja, jotka mahdollistavat AC-II: n pääsyn isäntäsoluihin, jolloin eksogeeninen AC-aktiivisuus heikentää normaaleja soluprosesseja. Luokan II AC -geenit tunnetaan nimellä cyaA , joista yksi on pernarutto toksiini . AC-II-entsyymeille tunnetaan useita kiderakenteita.
Luokka III
Adenylyylisyklaasi luokka 3/guanylyylisyklaasi | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tunnisteet | |||||||||
Symboli | Guanylate_cyc | ||||||||
Pfam | PF00211 | ||||||||
Pfam klaani | CL0276 | ||||||||
InterPro | IPR001054 | ||||||||
FIKSU | SM00044 | ||||||||
PROSITE | PS50125 | ||||||||
SCOP2 | 1tl7 / SCOPe / SUFFAM | ||||||||
TCDB | 8.A.85 | ||||||||
OPM -superperhe | 546 | ||||||||
OPM -proteiini | 6r3q | ||||||||
|
Nämä adenylyylisyklaasit ovat tunnetuimpia laajojen tutkimusten perusteella, koska niillä on tärkeä rooli ihmisten terveydelle. Niitä esiintyy myös joissakin bakteereissa, erityisesti Mycobacterium tuberculosis -bakteereissa, joissa niillä näyttää olevan keskeinen rooli patogeneesissä. Useimmat AC-III: t ovat kiinteitä kalvoproteiineja, jotka osallistuvat solunulkoisten signaalien siirtämiseen solunsisäisiin vasteisiin. Nobel-palkinto myönnettiin Earl Sutherlandille vuonna 1971 AC-III: n avainroolin löytämisestä ihmisen maksassa, jossa adrenaliini stimuloi epäsuorasti AC: ta mobilisoimaan varastoitua energiaa "taistele tai pakene" -vasteessa. Adrenaliinin vaikutus tapahtuu G -proteiinin signalointikaskadin kautta , joka välittää kemialliset signaalit solun ulkopuolelta kalvon läpi solun sisäpuolelle ( sytoplasma ). Ulkopuolella signaali (tässä tapauksessa, adrenaliini) sitoutuu reseptoriin, joka lähettää signaalin G-proteiiniin, joka välittää signaalin adenylyylisyklaasiin, joka lähettää signaalin muuntamalla adenosiinitrifosfaattia ja syklisen adenosiinimonofosfaatin (cAMP). cAMP tunnetaan toisena sanansaattajana .
Syklinen AMP on tärkeä molekyyli eukaryoottisessa signaalinsiirrossa , ns. Toinen sanansaattaja . Adenylyylisyklaaseja aktivoivat tai estävät usein G -proteiinit , jotka on kytketty kalvoreseptoreihin ja voivat siten reagoida hormonaalisiin tai muihin ärsykkeisiin. Adenylyylisyklaasin aktivoinnin jälkeen tuloksena oleva cAMP toimii toisena viestinvälittäjänä vuorovaikutuksessa muiden proteiinien kanssa, kuten proteiinikinaasi A: n ja syklisen nukleotidipohjaisen ionikanavan kanssa, ja säätelee sitä .
Valoaktivoitu adenylyylisyklaasi (PAC) löydettiin Euglena graciliksesta ja sitä voidaan ekspressoida muissa organismeissa geneettisen manipulaation avulla. Sinisen valon loisteleminen PAC: ta sisältävään soluun aktivoi sen ja lisää äkillisesti ATP: n muuntumisnopeutta cAMP: ksi. Tämä on hyödyllinen tekniikka neurotieteen tutkijoille, koska sen avulla he voivat nopeasti lisätä solunsisäisiä cAMP -tasoja erityisesti neuroneissa ja tutkia hermoston aktiivisuuden lisääntymisen vaikutusta organismin käyttäytymiseen. Vihreässä valossa aktivoitu rodopsiiniadenylyylisyklaasi (CaRhAC) on äskettäin kehitetty muokkaamalla rodopsiin guanylyylisyklaasin nukleotidia sitovaa taskua .
Rakenne
Useimmat luokan III adenylyylisyklaasit ovat kalvon läpäiseviä proteiineja, joissa on 12 kalvonläpäisevää segmenttiä. Proteiini on järjestetty 6 transmembraanisen segmentin, sitten C1 -sytoplasmisen domeenin, sitten vielä 6 membraanisegmentin ja sitten toisen sytoplasmisen domeenin, nimeltään C2, kanssa. Toiminnan kannalta tärkeitä osia ovat N-pää ja C1- ja C2-alueet. C1a- ja C2a -aliverkkotunnukset ovat homologisia ja muodostavat molekyylin sisäisen "dimeerin", joka muodostaa aktiivisen kohdan. In Mycobacterium tuberculosis ja monet muut bakteeri- tapauksissa, AC-III -polypeptidi on vain puoli niin kauan, joka käsittää yhden 6-transmembraaninen domeeni, jota seuraa sytoplasminen domeeni, mutta kaksi näistä muodostavat toiminnallisen homodimeeri, joka muistuttaa nisäkkään arkkitehtuuri, jossa on kaksi aktiivisia kohtia. Muiden kuin eläinten luokan III AC-katalyyttien sytoplasmisen domeenin nähdään liittyvän muihin (ei välttämättä transmembraanisiin) domeeneihin.
Luokan III adenylyylisyklaasidomeenit voidaan edelleen jakaa neljään alaperheeseen, joita kutsutaan luokiksi IIIa - IIId. Eläinten kalvoon sitoutuneet AC: t kuuluvat luokkaan IIIa.
Mekanismi
Reaktio tapahtuu kahden metallikofaktorin (Mg tai Mn) kanssa, jotka on koordinoitu C1: n kahden aspartaattitähteen kanssa. Ne suorittavat riboosin 3'-OH-ryhmän nukleofiilisen hyökkäyksen ATP: n a-fosforyyliryhmään. Kaksi lysiini- ja aspartaattitähdettä C2: ssa valitsee substraatiksi ATP: n GTP: n sijasta, joten entsyymi ei ole guanylyylisyklaasi. Pari arginiini- ja asparagiinitähteitä C2: ssa stabiloi siirtymätilan. Monissa proteiineissa nämä tähteet kuitenkin mutatoidaan säilyttäen samalla adenylyylisyklaasiaktiivisuuden.
Tyypit
Nisäkkäillä tunnetaan kymmenen adenylyylisyklaasien isoformia :
Näitä kutsutaan myös joskus yksinkertaisesti AC1: ksi, AC2: ksi jne., Ja hieman hämmentävää, joskus näille isoformille käytetään roomalaisia numeroita, jotka kaikki kuuluvat yleiseen AC -luokkaan III. Ne eroavat pääasiassa siitä, miten niitä säännellään, ja ne ilmenevät eri tavoin eri kudoksissa nisäkkäiden kehityksen aikana.
Säätö
Adenylyylisyklaasia säätelevät G -proteiinit, jotka löytyvät monomeerimuodosta tai heterotrimeerisestä muodosta, joka koostuu kolmesta alayksiköstä. Adenylyylisyklaasiaktiivisuutta kontrolloivat heterotrimeeriset G -proteiinit. Inaktiivinen tai estävä muoto on olemassa, kun kompleksi koostuu alfa-, beeta- ja gamma -alayksiköistä, ja BKT on sidottu alfa -alayksikköön. Voidakseen aktivoitua ligandin täytyy sitoutua reseptoriin ja aiheuttaa konformaatiomuutos. Tämä konformaatiomuutos saa alfa -alayksikön irrottautumaan kompleksista ja sitoutumaan GTP: hen. Tämä G-alfa-GTP-kompleksi sitoutuu sitten adenylyylisyklaasiin ja aiheuttaa aktivaation ja cAMP: n vapautumisen. Koska hyvä signaali vaatii entsyymien apua, jotka kytkevät signaalit nopeasti päälle ja pois, on oltava myös mekanismi, jossa adenylyylisyklaasi deaktivoi ja estää cAMP: n. Aktiivisen G-alfa-GTP-kompleksin deaktivointi suoritetaan nopeasti GTP-hydrolyysillä johtuen reaktiosta, jota katalysoi alfa-alayksikössä sijaitsevan GTPaasin luontainen entsymaattinen aktiivisuus. Sitä säätelevät myös forskoliini sekä muut isoformispesifiset efektorit:
- Isoformeja I, III ja VIII stimuloivat myös Ca 2+ / kalmoduliini .
- Isomuotoja V ja VI estävät Ca 2+ kalmoduliinista riippumattomalla tavalla.
- Isomuotoja II, IV ja IX stimuloivat G -proteiinin alfa -alayksikkö.
- Isomuotoja I, V ja VI estävät selvimmin Gi, kun taas muut isoformit osoittavat vähemmän kaksoissäätelyä estävän G -proteiinin avulla.
- Liukoinen AC (sAC) ei ole transmembraaninen muoto eikä sitä säätele G -proteiinit tai forskoliini, vaan se toimii bikarbonaatti/pH -anturina. Se on ankkuroitu eri paikkoihin solussa ja muodostaa fosfodiesteraasien kanssa paikallisia cAMP -signalointialueita.
In neuronit , kalsium-herkkä adenylyl cyclases sijaitsevat vieressä kalsium -ionikanavia nopeammin reaktio Ca 2+ virtaa; heillä epäillään olevan tärkeä rooli oppimisprosesseissa. Tätä tukee se tosiasia, että adenylyylisyklaasit ovat sattumanilmaisimia , mikä tarkoittaa, että ne aktivoituvat vain useiden erilaisten signaalien esiintyessä yhdessä. Perifeerisissä soluissa ja kudoksissa adenylyylisyklaasit näyttävät muodostavan molekyylikomplekseja spesifisten reseptorien ja muiden signalointiproteiinien kanssa isoformispesifisellä tavalla.
Toiminto
Adenylyylisyklaasi on osallisena muistinmuodostuksessa, joka toimii sattumanilmaisimena .
Luokka IV
Adenylyylisyklaasi CyaB | |
---|---|
Tunnisteet | |
Symboli | CyaB |
InterPro | IPR008173 |
CATH | 1YEM |
SCOP2 | 2ACA / SCOPe / SUFFAM |
CDD | cd07890 |
AC-IV raportoitiin ensimmäisen kerran Aeromonas hydrophila -bakteerissa , ja Yersinia pestiksestä peräisin olevan AC-IV: n rakenne on raportoitu. Nämä ovat pienimpiä AC -entsyymiluokkia; Yersinian AC-IV (CyaB) on 19 kDa: n alayksikön dimeeri ilman tunnettuja säätelykomponentteja ( ATE : 2FJT ). AC-IV muodostaa superperheen nisäkkäiden tiamiinitrifosfataasin kanssa, jota kutsutaan CYTH: ksi (CyaB, tiamiinitrifosfataasi).
Luokat V ja VI
AC -luokka VI (DUF3095) | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tunnisteet | |||||||||
Symboli | 3095 DUF | ||||||||
Pfam | PF11294 | ||||||||
InterPro | IPR021445 | ||||||||
| |||||||||
kontaktiennuste |
Näitä AC -muotoja on raportoitu tietyissä bakteereissa ( Prevotella ruminicola O68902 ja Rhizobium etli Q8KY20 ), eikä niitä ole laajasti karakterisoitu. Muutamia ylimääräisiä jäseniä (~ 400 Pfamissa) tiedetään olevan luokassa VI. Luokan VI entsyymeillä on samanlainen katalyyttinen ydin kuin luokassa III.
Lisäkuvia
Beeta-adrenergisen reseptorin kinaasi reaktiotien
Viitteet
Lue lisää
- Sodeman W, Sodeman T (2005). "Fysiologiset ja adenylaattisyklaasiin kytketyt beeta-adrenergiset reseptorit". Sodemanin patologinen fysiologia: taudin mekanismit . WB Saunders Co. s. 143–145. ISBN 978-0721610108.
Ulkoiset linkit
- Adenylyylisyklaasimääritys + syklaasin on Yhdysvaltain National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Interaktiivinen 3D-näkymät adenylaattisyklaasin klo Proteopedia Adenylyl_cyclase