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Le rôle mystérieux de la protéine kinase A : comment affecte-t-elle notre rythme cardiaque et notre mémoire
Dans le domaine de la biologie moléculaire, la voie dépendante de l'AMPc (également connue sous le nom de voie de l'adénylyl acylase) est une voie de signalisation déclenchée par les récepteurs couplés aux protéines G, qui joue un rôle important dans la communication de cellule à cellule. . La découverte de l'AMPc remonte aux années 1950, révélée par Earl Sutherland et Ted Rall. Avec cette découverte, l'AMPc était considéré comme un messager secondaire, et les ions calcium (Ca2+) jouaient également un rôle similaire. Sutherland a remporté le prix Nobel en 1971 pour avoir découvert le mécanisme d'action de l'épinéphrine dans la glycogénolyse, un processus qui nécessite l'AMPc comme messager secondaire.
Lorsqu'un récepteur couplé à la protéine G est activé, il déclenche une série d'événements de transduction de signal, affectant finalement les battements cardiaques et la formation de la mémoire.
Mécanisme
Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) constituent une grande famille de protéines membranaires intégrales qui répondent à divers stimuli extracellulaires. Chaque GPCR se lie à un ligand spécifique et est activé. Lorsqu'un GPCR est activé par un ligand externe, sa conformation change et les signaux sont transmis aux complexes protéiques G hybrides intracellulaires attachés. La sous-unité Gsα du complexe protéique G stimulé remplacera le GDP par le GTP et le libérera du complexe.
Dans la voie dépendante de l'AMPc, la sous-unité Gsα activée se lie et active une enzyme appelée adénylylacylase, qui à son tour catalyse la conversion de l'ATP en adénosine monophosphate cyclique (AMPc). L'augmentation de la concentration d'AMPc peut conduire à l'activation de plusieurs voies, notamment des canaux ioniques hétérocycliques dépendants des nucléotides et des protéines d'échange activées par l'AMPc (EPAC). De plus, l'enzyme protéine kinase A (PKA) est également dépendante de l'AMPc et n'est activée qu'en présence d'AMPc.
La PKA phosphoryle une variété d'autres protéines, conduisant à la contraction du muscle cardiaque, à la conversion du glycogène en glucose et à la régulation de l'expression des gènes.
Importance
Chez l'homme, l'AMPc agit en activant la protéine kinase A (PKA). Cette enzyme est composée de deux sous-unités catalytiques et de deux sous-unités régulatrices. La liaison de l'AMPc aux sous-unités régulatrices les amène à se séparer des sous-unités catalytiques. Par la suite, la sous-unité catalytique pénètre dans le noyau et affecte la transcription. La voie dépendante de l'AMPc joue un rôle important dans divers processus physiologiques, notamment l'augmentation de la fréquence cardiaque, la sécrétion de cortisol et la dégradation du glycogène et des graisses. L'AMPc est essentiel au maintien de la mémoire, à la relaxation cardiaque et à l'absorption rénale de l'eau.
L'activation de la voie de l'AMPc favorisera l'activation enzymatique et la régulation de l'expression des gènes. L'activation rapide des enzymes contraste fortement avec une régulation plus lente de l'expression des gènes.
La recherche sur cette voie est généralement réalisée en inhibant ou en favorisant la fonction de l'AMPc. Si les voies dépendantes de l’AMPc ne sont pas contrôlées, cela peut finalement conduire à une prolifération cellulaire excessive, qui peut être associée au développement ou à la progression du cancer.
Activation et désactivation
L'activation du GPCR déclenche des changements conformationnels dans le complexe protéique G attaché, amenant la sous-unité Gsα à échanger le GDP contre le GTP et à se dissocier des sous-unités β et γ. Par la suite, la sous-unité Gsα active l'adénylyl acylase, qui convertit rapidement l'ATP en AMPc, activant ainsi la voie dépendante de l'AMPc. Cette voie peut également être activée par l'activation directe de l'adénylyl acylase ou de la PKA.
Les molécules qui activent la voie de l'AMPc comprennent : la toxine du choléra (augmente les niveaux d'AMPc), la forskoline (un composé naturel qui active l'adénylyl acylase), la caféine et la théobromine (inhibe la phosphodiestérase de l'AMPc et réduit les niveaux d'AMPc) et la toxine de la coqueluche. , ce qui augmente la sécrétion d'insuline.
Grâce à ces mécanismes, l'AMPc peut jouer un rôle clé dans la régulation du cœur, du métabolisme et de la mémoire cérébrale.
Lorsque la sous-unité Gsα hydrolyse le GTP en GDP, la voie de l'AMPc est désactivée, éventuellement en inhibant directement l'adénylyl acylase ou en déphosphorylant les protéines phosphorylées par la PKA. Les molécules qui inhibent la voie de l'AMPc comprennent : la phosphodiestérase AMPc (qui convertit l'AMPc en AMP, réduisant les niveaux d'AMPc) et la protéine Gi (qui est une protéine G qui inhibe l'adénylyl acylase, réduisant les niveaux d'AMPc).
Ces résultats de recherche nous font comprendre que les processus biochimiques cachés derrière la signalisation cellulaire affectent non seulement les battements du cœur, mais impliquent également notre mémoire et notre apprentissage. Cela vous fait-il réfléchir à la façon dont de petits changements dans votre vie quotidienne affectent votre physiologie et vos émotions ?
