Jump to content

Аденилилциклазы

(Перенаправлено из cyab )
Аденилатциклаза
Аденилатциклаза (чувствительная к кальмодулину) тример , Bacillus anthracis
Адреналин связывает его рецептор, который ассоциируется с гетеротримерным G -белком. G -белок ассоциируется с аденилитциклазой, которая преобразует АТФ в лагерь , распространяя сигнал. [ 1 ]
Идентификаторы
ЕС №. 4.6.1.1
CAS №. 9012-42-4
Базы данных
Intenz Intenz View
Бренда Бренда вход
Расширение Вид Nicezyme
Кегг Кегг вход
Метатический Метаболический путь
Напрямую профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBE PDBSUM
Джин Онтология Друг / Quickgo
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Аденилатциклаза (EC 4.6.1.1, также широко известная как аденилциклаза и аденилалциклаза , аббревиатура AC ) представляет собой фермент с систематическим названием дифхосфат-линизы (циклирование; 3 ', 5'-цикковое формирование) . Он катализирует следующую реакцию:

АТФ = 3 ', 5'-циклонный AMP + дифхосфат

Он играет ключевую регуляторную роль во всех клетках . [ 2 ] Это самый полифилетический известный фермент : было описано шесть отдельных классов, которые катализируют одну и ту же реакцию, но представляют собой не связанные генов семейства без известной последовательности или структурной гомологии . [ 3 ] Наиболее известным классом аденилилциклазы является класс III или AC-III (римские цифры используются для классов). AC-III широко встречается у эукариот и играет важную роль во многих тканях человека . [ 4 ]

Все классы аденилалциклазы катализируют преобразование аденозин-трифосфата (АТФ) в 3 ', 5'-циклический AMP (CAMP) и пирофосфат . [ 4 ] магния Ионы обычно требуются и, по -видимому, тесно связаны с ферментативным механизмом. Лагерь, продуцируемый AC, служит регуляторным сигналом с помощью специфических лагерей-связывающих белков , либо транскрипционных факторов , ферментов (например, CAMP-зависимых киназ ) или ионных переносчиков .

Аденилилуциклазы катализирует превращение АТФ в 3 ', 5'-циклический усилитель .
Аденилатциклаза, класс I.
Идентификаторы
Символ Adenylate_cycl
Pfam PF01295
InterPro IPR000274
PROSITE PDOC00837
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

Первый класс аденилалциклаз встречается во многих бактериях, включая E. coli (как Cyaa P00936 [не связано с ферментом класса II]). [ 4 ] Это был первый класс AC, который был охарактеризован. Наблюдалось, что кишечная палочка, лишенная глюкозы, производит цАМФ, который служит внутренним сигналом для активации экспрессии генов для импорта и метаболизации других сахаров. Лагерь оказывает этот эффект, связывая СРБ транскрипции , также известный как CAP. AC класса I представляют собой большие цитозольные ферменты (~ 100 кДа) с большим регуляторным доменом (~ 50 кДа), которые косвенно ощущают уровни глюкозы. По состоянию на 2012 год , Класс I AC.

Некоторая косвенная структурная информация доступна для этого класса. Известно, что N-концевая половина является каталитической частью, и что она требует двух мг 2+ ионы S103, S113, D114, D116 и W118 являются пятью абсолютно важными остатками. Каталитический домен класса I ( PFAM PF12633 ) принадлежит к той же суперсемейству ( PFAM CL0260 ), что и домен пальмы ДНК -полимеразы бета ( PFAM PF18765 ). Выравнивание своей последовательности на структуру на связанную архейную тРНК-тРНК-нуклеотидилтрансферазу ( PDB : 1R89 ) позволяет назначать остатки для специфических функций: связывание γ-фосфата , структурная стабилизация, мотива DXD для связывания ионов металла и, наконец, связывание рибозы. [ 5 ]

Эти аденилиецикклозы представляют собой токсины, секретируемые патогенными бактериями, такими как Bacillus anthracis , Bordetella pertussis , Pseudomonas aeruginosa и Vibrio vulnificus во время инфекций. [ 6 ] Эти бактерии также секретируют белки, которые позволяют AC-II вводить клетки-хозяева, где экзогенная активность переменного тока подрывает нормальные клеточные процессы. Гены для ACS класса II известны как CYAA , одним из которых является токсин Anthrax . Несколько кристаллических структур известны для ферментов AC-II. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Adenylylyclase Class-3/Гуанилилциклаза
Идентификаторы
Символ Guanylate_cyc
Pfam PF00211
PFAM клан CL0276
InterPro IPR001054
УМНЫЙ SM00044
PROSITE PS50125
Краткое содержание 1tl7 / scope / supfam
TCDB 8.A.85
OPM Суперсемейство 546
OPM белок 6r3q
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

Эти аденилилузии являются наиболее знакомыми на основе обширного исследования из -за их важной роли в здоровье человека. Они также обнаруживаются в некоторых бактериях, в частности, Mycobacterium Tuberculosis , где они, по -видимому, играют ключевую роль в патогенезе. Большинство AC-III являются интегральными мембранными белками, участвующими в преобразовании внеклеточных сигналов в внутриклеточные ответы. Нобелевская премия была присуждена графу Сазерленду в 1971 году за обнаружение ключевой роли AC-III в печени человека, где адреналин косвенно стимулирует AC для мобилизации хранимой энергии в ответе «борьба или бегства». Эффект адреналина осуществляется через каскад передачи сигналов G -белка , который передает химические сигналы снаружи клетки через мембрану на внутреннюю часть клетки ( цитоплазма ). Внешний сигнал (в данном случае, адреналин) связывается с рецептором, который передает сигнал в G -белка, который передает сигнал в аденилалциклазу, который передает сигнал путем преобразования аденозинтрифосфата в циклический аденозин монофосфат (лагерь). Лагерь известен как второй посланник . [ 10 ]

Циклический AMP является важной молекулой при трансдукции эукариотического сигнала , так называемый второй мессенджер . Аденилитциклазы часто активируются или ингибируются G -белками , которые связаны с мембранными рецепторами и, таким образом, могут реагировать на гормональные или другие стимулы. [ 11 ] После активации аденилалуциклазы результирующий цАМФ действует как второй мессенджер, взаимодействуя и регулируя другие белки, такие как протеинкиназа А и циклические нуклеотидные ионные каналы . [ 11 ]

Фотоактивированная аденилилуциклаза (PAC) была обнаружена в Euglena gracilis и может экспрессироваться в других организмах посредством генетических манипуляций. Сияющий синий свет на клетке, содержащей PAC, активирует его и внезапно увеличивает скорость превращения АТФ в лагерь. Это полезный метод для исследователей в нейробиологии, потому что он позволяет им быстро повышать уровень внутриклеточных цАМФ в конкретных нейронах и изучить влияние этого увеличения нейронной активности на поведение организма. [ 12 ] Активированная зеленая света аденилилуциклаза с зеленым светом (CARHAC) недавно была спроектирована путем модификации нуклеотидного связывающего кармана родопсин гуанлилоциклазы .

Структура

[ редактировать ]
Структура аденили -циклазы

Большинство аденили -циклаз класса III являются трансмембранными белками с 12 трансмембранными сегментами. Белок организуется с 6 трансмембранными сегментами, затем цитоплазматическим доменом C1, затем еще 6 сегментов мембраны, а затем вторым цитоплазматическим доменом, называемым C2. Важными частями для функции являются N-концевые и области C1 и C2. Субдомены C1A и C2A гомологичны и образуют внутримолекулярный «димер», который образует активный сайт. В Mycobacterium Tuberculosis и многих других бактериальных случаях полипептид AC-III составляет всего половину длиной, составляющий один 6-трансмембранный домен с последующим цитоплазматическим доменом, но два из них образуют функциональный гомодимер, напоминающий архитектуру млекопитающих с двумя активными участками. У ACS, не относящихся к животноводству, каталитический цитоплазматический домен наблюдается связан с другими (не обязательно трансмембранными) доменами. [ 13 ]

Домены Аденилил -циклазы класса III могут быть дополнительно разделены на четыре подсемейства, называемые IIIA класса IIIA. ОК-мембраны животных принадлежат к классу IIIA. [ 13 ] : 1087 

Механизм

[ редактировать ]

Реакция происходит с двумя металлическими кофакторами (Mg или Mn), координируемыми с двумя остатками аспартата на C1. Они выполняют нуклеофильную атаку 3'-OH группы рибозы на α-фосфорильную группу АТФ. Два остатка лизина и аспартата на C2 выбирают ATP над GTP для субстрата, так что фермент не является гуанлилциклазой. Пара аргининовых и аспарагиновых остатков на С2 стабилизирует переходное состояние. Во многих белках эти остатки, тем не менее, мутированы при сохранении активности аденилалузикклазы. [ 13 ]

есть десять известных изоформ аденилилузированных циклаз У млекопитающих :

Они также иногда называются просто AC1, AC2 и т. Д., И несколько смущающе, иногда римские цифры используются для этих изоформ, которые принадлежат общему классу AC III. Они различаются в основном из -за того, как они регулируются, и дифференциально экспрессируются в различных тканях по всему развитию млекопитающих.

Регулирование

[ редактировать ]

Аденилилуциклаза регулируется G -белками, которые можно найти в мономерной форме или гетеротримерной форме, состоящей из трех субъединиц. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Активность аденилилуциклазы контролируется гетеротримерными G -белками. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Неактивная или ингибирующая форма существует, когда комплекс состоит из альфа, бета и гамма -субъединиц, с ВВП, связанным с альфа -субъединицей. [ 2 ] [ 4 ] Чтобы стать активным, лиганд должен связываться с рецептором и вызывать конформационные изменения. [ 2 ] Это конформационное изменение заставляет альфа -субъединицу диссоциации от комплекса и привязан к GTP. [ 2 ] Этот комплекс G-Alpha-GTP затем связывается с аденилилуциклазой и вызывает активацию и высвобождение цАМФ. [ 2 ] Поскольку хороший сигнал требует помощи ферментов, которые быстро включают и выключают сигналы, также должен быть механизм, при котором аденилитциклаза деактивирует и ингибирует лагерь. [ 2 ] Деактивация активного комплекса G-Alpha-GTP быстро осуществляется гидролизом GTP из-за реакции, катализируемой внутренней ферментативной активностью GTPase, расположенной в альфа-субъединице. [ 2 ] Он также регулируется Форсколином , [ 11 ] а также другие эффекторы, специфичные для изоформы:

  • Изоформы I, III и VIII также стимулируются CA 2+ / кальмодулин . [ 11 ]
  • Изоформы V и VI ингибируются CA 2+ в кальмодулине независимо. [ 11 ]
  • Изоформы II, IV и IX стимулируются альфа -субъединицей белка G. [ 11 ]
  • Изоформы I, V и VI наиболее четко ингибируются GI, в то время как другие изоформы демонстрируют меньшую двойную регуляцию с помощью ингибирующего G -белка. [ 11 ]
  • Растворимый кондиционер (SAC) не является трансмембранной формой и не регулируется G -белками или forskolin, вместо этого действует как датчик бикарбоната/pH. Он закреплен в различных местах внутри ячейки и, с фосфодиэстеразами , образует локальные сигнальные домены лагеря. [ 14 ]

В нейронах , чувствительные к кальция аденилитциклазы расположены рядом с ионными каналами кальция для более быстрой реакции на CA 2+ приток; Они подозреваются в том, что они играют важную роль в учебных процессах. Это подтверждается тем фактом, что аденилилуцикклозы являются детекторами совпадений , что означает, что они активируются только несколькими различными сигналами, встречающимися вместе. [ 15 ] В периферических клетках и тканях аденилитциклазы, по-видимому, образуют молекулярные комплексы со специфическими рецепторами и другими сигнальными белками в изоформ-специфическом способе.

Индивидуальные изоформы трансмембранной аденилатциклазы были связаны с многочисленными физиологическими функциями. [ 16 ] Растворимая аденилалуциклаза (SAC, AC10) играет критическую роль в подвижности сперматозоидов. [ 17 ] Аденилитциклаза участвует в формировании памяти, функционируя как детектор совпадения . [ 11 ] [ 15 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Adenylylyclase Cyab
Идентификаторы
Символ Косит
InterPro IPR008173
Кат - 1YEM
Краткое содержание 2ACA / SACPOPE / SUPFAM
CDD CD07890

Первоначально сообщалось о AC-IV в гидрофиле Bacterium Aeromonas о структуре AC-IV от Yersinia pestis , и сообщалось . Это самый маленький из классов фермента AC; AC-IV (CYAB) из Йерсинии представляет собой димер из 19 кДа субъединиц без известных регуляторных компонентов ( PDB : 2FJT ). [ 21 ] AC-IV образует суперсемейство с тиамино-трифосфатазой млекопитающих , называемой Cyth (cyab, тиамин трихосфатаза). [ 22 ]

Классы V и VI

[ редактировать ]
AC Class VI (DUF3095)
Идентификаторы
Символ DUF3095
Pfam PF11294
InterPro IPR021445
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
Контактный прогноз

Эти формы AC были зарегистрированы у специфических бактерий ( Prevotella guminicola o68902 и Rhizobium etli Q8ky20 соответственно) и не были тщательно охарактеризованы. [ 23 ] Есть несколько дополнительных участников (~ 400 в PFAM), которые, как известно, находятся в классе VI. Ферменты класса VI обладают каталитическим ядром, аналогичным тем, что в классе III. [ 24 ]

Дополнительные изображения

[ редактировать ]
  1. ^ «PDB101: молекула месяца: G -белки» . RCSB: PDB-101 . Получено 24 августа 2020 года .
  2. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Хэнкок, Джон (2010). Передача сигналов ячейки . С. 189–195.
  3. ^ Jump up to: а беременный в Садана Р, Дессауэр К.В. (февраль 2009 г.). «Физиологические роли для изоформ Adenyylylyclase, регулируемых G-белком: понимание исследований нокаут и сверхэкспрессии» . Нейро-сигналы . 17 (1): 5–22. doi : 10.1159/000166277 . PMC   2790773 . PMID   18948702 .
  4. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Zhang G, Liu Y, Ruoho Ae, Hurley JH (март 1997 г.). «Структура аденилалциклазы каталитического ядра». Природа . 386 (6622): 247–253. Bibcode : 1997natur.386..247Z . doi : 10.1038/386247A0 . PMID   9069282 . S2CID   4329051 .
  5. ^ Линдер Джу (ноябрь 2008 г.). «Структурно-функциональные отношения в Escherichia coli аденилатциклазы». Биохимический журнал . 415 (3): 449–454. doi : 10.1042/bj20080350 . PMID   18620542 . ( выравнивание )
  6. ^ Ahuja N , Kumar P, Bhatnagar R (2004). «Токсины аденилатциклазы». Критические обзоры в микробиологии . 30 (3): 187–196. doi : 10.1080/104084410490468795 . PMID   15490970 . S2CID   23893594 .
  7. ^ Khanppnavar B, Datta S (сентябрь 2018 г.). «Кристаллическая структура и субстратная специфичность EXOY, уникальный T3SS -опосредованный секретируемый нуклеотилоцикклазовый токсин из Pseudomonas aeruginosa». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие субъекты . 1862 (9): 2090–2103. doi : 10.1016/j.bbagen.2018.05.021 . PMID   29859257 . S2CID   44151852 .
  8. ^ Guo Q, Shen Y, Lee YS, Gibbs CS, Mrksich M, Tang WJ (сентябрь 2005 г.). «Структурная основа для взаимодействия токсина Bordetella pertussis adenylylil с кальмодулином» . Embo Journal . 24 (18): 3190–3201. doi : 10.1038/sj.emboj.7600800 . PMC   1224690 . PMID   16138079 .
  9. ^ Drum CL, Yan SZ, Bard J, Shen YQ, Lu D, Soelaiman S, et al. (Январь 2002). «Структурная основа для активации экзотоксина антрас -аденилилуциклазы кальмодулином». Природа . 415 (6870): 396–402. Bibcode : 2002natur.415..396d . doi : 10.1038/415396a . PMID   11807546 . S2CID   773562 .
  10. ^ Рис Дж., Кэмпбелл Н. (2002). Биология . Сан -Франциско: Бенджамин Каммингс. с. 207 . ISBN  978-0-8053-6624-2 .
  11. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час Hanoune J, Defer N (апрель 2001 г.). «Регуляция и роль изоформ аденилитциклазы». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 41 (1): 145–174. doi : 10.1146/annurev.pharmtox.41.1.145 . PMID   11264454 .
  12. ^ Schröder-Lang S, Schwärzel M, Seifert R, Strünker T, Kateriya S, Looser J, et al. (Январь 2007 г.). «Быстрая манипуляция с уровнем клеточного лагеря по свету in vivo» . Природные методы . 4 (1): 39–42. doi : 10.1038/nmeth975 . PMID   17128267 . S2CID   10616442 .
  13. ^ Jump up to: а беременный в Линдер Джу, Шульц JE (декабрь 2003 г.). «Аденилилциклазы класса III: многоцелевые сигнальные модули». Клеточная передача сигналов . 15 (12): 1081–1089. doi : 10.1016/s0898-6568 (03) 00130-x . PMID   14575863 .
  14. ^ Рахман Н., Бак Дж., Левин Л.Р. (ноябрь 2013). «Ощущение pH через бикарбонат-регулируемую« растворимую »аденилилузикклазу (SAC)» . Границы в физиологии . 4 : 343. DOI : 10.3389/fphys.2013.00343 . PMC   3838963 . PMID   24324443 .
  15. ^ Jump up to: а беременный Хоган Д.А., Мюльшлегель Ф.А. (декабрь 2011 г.). «Регуляция развития Candida Albicans: Аденилилуциклаза как детектор совпадения параллельных сигналов». Текущее мнение о микробиологии . 14 (6): 682–686. doi : 10.1016/j.mib.2011.09.014 . PMID   22014725 .
  16. ^ Ostrom KF, Lavigne JE, Brust TF, Seifert R, Dessauer CW, Watts VJ, Ostrom RS (апрель 2022 г.). «Физиологическая роли изоформ мимошюрн -трансмембранной аденилилузикклазы» . Физиологические обзоры . 102 (2): 815–857. doi : 10.1152/physrev.00013.2021 . PMC   8759965 . PMID   34698552 .
  17. ^ Esposito G, Jaiswal BS, Xie F, Krajnc-Franken MA, Robben TJ, Strik AM, et al. (Март 2004 г.). «Мыши с дефицитом для растворимой аденилилуциклазы являются бесплодными из-за тяжелого дефекта сперматозоидов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (9): 2993–2998. Bibcode : 2004pnas..101.2993e . doi : 10.1073/pnas.0400050101 . PMC   365733 . PMID   14976244 .
  18. ^ Willoughby D, Cooper DM (июль 2007 г.). «Организация и CA2+ Регулирование аденилилух циклаз в микродоменах лагеря». Физиологические обзоры . 87 (3): 965–1010. Citeseerx   10.1.1.336.3746 . doi : 10.1152/physrev.00049.2006 . PMID   17615394 .
  19. ^ Mons N, Guillou JL, Jaffard R (апрель 1999 г.). «Роль Ca2+/кальмодулин-стимулируемого аденилатциклазы в качестве детекторов молекулярного совпадения в формировании памяти» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 55 (4): 525–533. doi : 10.1007/s000180050311 . PMC   11147090 . PMID   10357223 . S2CID   10849274 .
  20. ^ Neve Ka, Seamans JK, Trantham-Davidson H (август 2004 г.). «Передача сигналов рецептора дофамина». Журнал исследований рецептора и сигнальной трансдукции . 24 (3): 165–205. Citeseerx   10.1.1.465.5011 . doi : 10.1081/rrs-20029981 . PMID   15521361 . S2CID   12407397 .
  21. ^ Галлахер Д.Т., Смит Н.Н., Ким С.К., Херу А., Робинсон Х, Редди П.Т. (сентябрь 2006 г.). «Структура аденилилуциклазы класса IV раскрывает новую складку». Журнал молекулярной биологии . 362 (1): 114–122. doi : 10.1016/j.jmb.2006.07.008 . PMID   16905149 .
  22. ^ Kohn G, Delvaux D, Lakaye B, Servais AC, Scholer G, Fillet M, et al. (2012). «Высокая неорганическая трихосфатазная активность в бактериях и клетках млекопитающих: идентификация вовлеченных ферментов» . Plos один . 7 (9): E43879. BIBCODE : 2012PLOSO ... 743879K . doi : 10.1371/journal.pone.0043879 . PMC   3440374 . PMID   22984449 .
  23. ^ Котта М.А., Уайтхед Т.Б., Уилер М.Б. (июль 1998 г.). «Идентификация новой аденилатциклазы в романом анаэробах, Prevotella guminicola d31d» . Письма микробиологии FEMS . 164 (2): 257–260. doi : 10.1111/j.1574-6968.1998.tb13095.x . PMID   9682474 . GenBank AF056932 .
  24. ^ Téllez-Sosa J, Soberón N, Vega-Segura A, Torres-Márquez ME, Cevallos MA (июль 2002 г.). «Продукт Rhizobium etli cyac: характеристика нового класса аденилатциклазы» . Журнал бактериологии . 184 (13): 3560–3568. doi : 10.1128/jb.184.13.3560-3568.2002 . PMC   135151 . PMID   12057950 . GenBank AF299113 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Sodeman W, Sodeman T (2005). «Физиологические и аденилат-циклазы, связанные с бета-адренергическими рецепторами». Патологическая физиология Сонмана: механизмы заболевания . WB Saunders Co. с. 143–145. ISBN  978-0721610108 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 04bfab8c0613634ca83c80e76a66ff1a__1719214320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/04/1a/04bfab8c0613634ca83c80e76a66ff1a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Adenylyl cyclase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)