Аденилилциклазы
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 | ||
|
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 .

Классы
[ редактировать ]Класс я
[ редактировать ]Аденилатциклаза, класс I. | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
Символ | Adenylate_cycl | ||
Pfam | PF01295 | ||
InterPro | IPR000274 | ||
PROSITE | PDOC00837 | ||
|
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 [update], 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 ]
Класс II
[ редактировать ]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 ]
Класс III
[ редактировать ]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 | ||
|
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 ]
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 ]
Типы
[ редактировать ]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.
Функция
[ редактировать ]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 ]
Класс IV
[ редактировать ]
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 | ||
| |||
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 ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «PDB101: молекула месяца: G -белки» . RCSB: PDB-101 . Получено 24 августа 2020 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Хэнкок, Джон (2010). Передача сигналов ячейки . С. 189–195.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 )
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Рис Дж., Кэмпбелл Н. (2002). Биология . Сан -Франциско: Бенджамин Каммингс. с. 207 . ISBN 978-0-8053-6624-2 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Аденилилциклазы в Национальной медицинской библиотеке Медицинской библиотеки США (Mesh)
- Интерактивные 3D -виды аденилатциклазы в протеопедии adenylyl_cyclase