Language
Country/Area
No result found
الدور الغامض لبروتين كيناز أ: كيف يؤثر على ضربات القلب والذاكرة؟
في مجال البيولوجيا الجزيئية، فإن المسار المعتمد على cAMP (المعروف أيضًا باسم مسار أدينيليل أسيلاز) هو مسار إشارات يتم تشغيله بواسطة مستقبلات مقترنة بالبروتين G، والتي تلعب دورًا مهمًا في التواصل بين الخلايا . يعود اكتشاف cAMP إلى الخمسينيات من القرن الماضي، والذي كشف عنه إيرل ساذرلاند وتيد رال، وبهذا الاكتشاف، تم اعتبار cAMP رسولًا ثانويًا، كما لعبت أيونات الكالسيوم (Ca2+) دورًا مشابهًا. فاز ساذرلاند بجائزة نوبل عام 1971 لاكتشافه آلية عمل الإبينفرين في تحلل الجليكوجين، وهي عملية تتطلب cAMP كرسول ثانوي.
عندما يتم تنشيط المستقبل المقترن بالبروتين G، فإنه يؤدي إلى سلسلة من أحداث نقل الإشارة، مما يؤثر في النهاية على نبض القلب وتكوين الذاكرة.
الآلية
المستقبلات المقترنة بالبروتين G (GPCRs) هي عائلة كبيرة من البروتينات الغشائية المتكاملة التي تستجيب لمختلف المحفزات خارج الخلية. يرتبط كل GPCR بروابط محددة ويتم تنشيطه. عندما يتم تنشيط GPCR بواسطة يجند خارجي، يتغير شكله وتنتقل الإشارات إلى مجمعات البروتين G الهجينة داخل الخلايا. سوف تحل الوحدة الفرعية Gsα في مجمع البروتين G المحفز محل الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP وتحرره من المجمع.
في المسار المعتمد على cAMP، ترتبط الوحدة الفرعية Gsα المنشطة وتنشط إنزيمًا يُسمى أدينيليل أسيلاز، والذي بدوره يحفز تحويل ATP إلى أدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي (cAMP). قد تؤدي الزيادة في تركيز cAMP إلى تنشيط مسارات متعددة، بما في ذلك القنوات الأيونية ذات النوكليوتيدات الحلقية غير المتجانسة وبروتينات التبادل التي يتم تنشيطها بواسطة cAMP (EPAC). بالإضافة إلى ذلك، يعتمد إنزيم بروتين كيناز A (PKA) أيضًا على cAMP ويتم تنشيطه فقط في وجود cAMP.
يفسف PKA مجموعة متنوعة من البروتينات الأخرى، مما يؤدي إلى تقلص عضلة القلب، وتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز، وتنظيم التعبير الجيني.
الأهمية
في البشر، يعمل cAMP عن طريق تنشيط بروتين كيناز A (PKA). يتكون هذا الإنزيم من وحدتين فرعيتين تحفيزيتين ووحدتين فرعيتين تنظيميتين. يؤدي ربط cAMP بالوحدات الفرعية التنظيمية إلى انفصالهما عن الوحدات الفرعية الحفزية. بعد ذلك، تدخل الوحدة الفرعية التحفيزية إلى النواة وتؤثر على النسخ. يلعب المسار المعتمد على cAMP دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من العمليات الفسيولوجية، بما في ذلك زيادة معدل ضربات القلب، وإفراز الكورتيزول، وانهيار الجليكوجين والدهون. يعد cAMP ضروريًا لصيانة الذاكرة واسترخاء القلب وامتصاص الكلى للماء.
سيؤدي تنشيط مسار cAMP إلى تعزيز تنشيط الإنزيم وتنظيم التعبير الجيني. ويتناقض التنشيط السريع للإنزيم بشكل حاد مع تنظيم التعبير الجيني الأبطأ.
يتم إجراء الأبحاث حول هذا المسار بشكل عام عن طريق تثبيط وظيفة cAMP أو تعزيزها. إذا لم يتم التحكم في المسارات المعتمدة على cAMP، فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى تكاثر مفرط للخلايا، والذي قد يرتبط بتطور السرطان أو تقدمه.
التنشيط وإلغاء التنشيط
يؤدي GPCR المنشط إلى حدوث تغييرات توافقية في مجمع البروتين G المرفق، مما يتسبب في قيام الوحدة الفرعية Gsα بتبادل الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP والانفصال عن الوحدات الفرعية β وγ. بعد ذلك، تقوم الوحدة الفرعية Gsα بتنشيط أدينيليل أسيلاز، الذي يحول ATP بسرعة إلى cAMP، وبالتالي تنشيط المسار المعتمد على cAMP. يمكن أيضًا تنشيط هذا المسار بشكل أكبر عن طريق التنشيط المباشر لـ adenylyl acylase أو PKA.
تشمل الجزيئات التي تنشط مسار cAMP ما يلي: سموم الكوليرا (يزيد مستويات cAMP)، والفورسكولين (مركب طبيعي ينشط أدينيليل أسيلاز)، والكافيين، والثيوبرومين (يثبط إنزيم cAMP phosphodiesterase ويقلل مستويات cAMP)، وسم السعال الديكي مما يزيد من إفراز الأنسولين.
من خلال هذه الآليات، يمكن أن يلعب cAMP دورًا رئيسيًا في تنظيم القلب والتمثيل الغذائي وذاكرة الدماغ.
عندما تقوم الوحدة الفرعية Gsα بتحليل GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي، يتم إلغاء تنشيط مسار cAMP، ربما عن طريق تثبيط إنزيم الأدينيل أسيلاز مباشرة أو بروتينات نزع الفسفرة المفسفرة بواسطة PKA. تشمل الجزيئات التي تمنع مسار cAMP ما يلي: إنزيم cAMP phosphodiesterase (الذي يحول cAMP إلى AMP، مما يقلل مستويات cAMP)، وبروتين Gi (وهو بروتين G الذي يثبط إنزيم الأدينيل أسيلاز، مما يقلل مستويات cAMP).
تجعلنا نتائج الأبحاث هذه ندرك أن العمليات البيوكيميائية المخفية وراء إشارات الخلايا لا تؤثر فقط على نبض القلب، ولكنها تشمل أيضًا ذاكرتنا وتعلمنا. هل يجعلك هذا تفكر في مدى تأثير التغييرات الصغيرة في حياتك اليومية على وظائفك الجسدية وعواطفك؟
