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O misterioso papel da proteína quinase A: como isso afeta nossos batimentos cardíacos e memória?
No campo da biologia molecular, a via dependente de AMPc (também conhecida como via da adenilil acilase) é uma via de sinalização desencadeada por receptores acoplados à proteína G, que desempenha um papel importante na comunicação célula-célula. . A descoberta do AMPc remonta à década de 1950, revelada por Earl Sutherland e Ted Rall. Com esta descoberta, o AMPc foi considerado um mensageiro secundário, e os íons cálcio (Ca2+) também desempenharam um papel semelhante. Sutherland ganhou o Prêmio Nobel de 1971 por descobrir o mecanismo de ação da epinefrina na glicogenólise, um processo que requer AMPc como mensageiro secundário.
Quando um receptor acoplado à proteína G é ativado, ele desencadeia uma série de eventos de transdução de sinal, afetando em última instância o batimento cardíaco e a formação da memória.
Mecanismo
Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são uma grande família de proteínas integrais de membrana que respondem a vários estímulos extracelulares. Cada GPCR se liga a um ligante específico e é ativado. Quando um GPCR é ativado por um ligante externo, sua conformação muda e os sinais são transmitidos aos complexos de proteína G híbridos intracelulares anexados. A subunidade Gsα no complexo estimulado da proteína G substituirá o GDP pelo GTP e o liberará do complexo.
Na via dependente de cAMP, a subunidade Gsα ativada liga-se e ativa uma enzima chamada adenilil acilase, que por sua vez catalisa a conversão de ATP em adenosina monofosfato cíclico (cAMP). O aumento na concentração de AMPc pode levar à ativação de múltiplas vias, incluindo canais iônicos controlados por nucleotídeos heterocíclicos e proteínas de troca ativadas por AMPc (EPAC). Além disso, a enzima proteína quinase A (PKA) também é dependente de AMPc e só é ativada na presença de AMPc.
A PKA fosforila uma variedade de outras proteínas, levando à contração do músculo cardíaco, à conversão de glicogênio em glicose e à regulação da expressão gênica.
Importância
Em humanos, o AMPc atua ativando a proteína quinase A (PKA). Esta enzima é composta por duas subunidades catalíticas e duas subunidades reguladoras. A ligação do AMPc às subunidades reguladoras faz com que elas se separem das subunidades catalíticas. Posteriormente, a subunidade catalítica entra no núcleo e afeta a transcrição. A via dependente de AMPc desempenha um papel importante em uma variedade de processos fisiológicos, incluindo aumento da frequência cardíaca, secreção de cortisol e degradação de glicogênio e gordura. O cAMP é essencial para a manutenção da memória, relaxamento do coração e absorção de água pelos rins.
A ativação da via cAMP promoverá a ativação enzimática e a regulação da expressão gênica. A ativação enzimática rápida contrasta fortemente com a regulação mais lenta da expressão gênica.
A pesquisa sobre esta via é geralmente realizada inibindo ou promovendo a função do AMPc. Se as vias dependentes de AMPc não forem controladas, isso pode levar à proliferação celular excessiva, que pode estar associada ao desenvolvimento ou progressão do câncer.
Ativação e desativação
O GPCR ativado desencadeia mudanças conformacionais no complexo de proteína G anexado, fazendo com que a subunidade Gsα troque GDP por GTP e se dissocie das subunidades β e γ. Posteriormente, a subunidade Gsα ativa a adenilil acilase, que converte rapidamente ATP em AMPc, ativando assim a via dependente de AMPc. Esta via também pode ser ainda ativada pela ativação direta da adenilil acilase ou PKA.
As moléculas que ativam a via do AMPc incluem: toxina da cólera (aumenta os níveis de AMPc), forscolina (um composto natural que ativa a adenilil acilase), cafeína e teobromina (inibe a fosfodiesterase de AMPc e reduz a degradação de AMPc) e toxina pertussis. , o que aumenta a secreção de insulina.
Através desses mecanismos, o AMPc pode desempenhar um papel fundamental na regulação do coração, do metabolismo e da memória cerebral.
Quando a subunidade Gsα hidrolisa GTP em GDP, a via do AMPc é desativada, possivelmente pela inibição direta da adenilil acilase ou pela desfosforilação de proteínas fosforiladas pela PKA. As moléculas que inibem a via do AMPc incluem: AMPc fosfodiesterase (que converte AMPc em AMP, reduzindo os níveis de AMPc) e proteína Gi (que é uma proteína G que inibe a adenilil acilase, reduzindo os níveis de AMPc).
Os resultados desta pesquisa nos fazem perceber que os processos bioquímicos ocultos por trás da sinalização celular não afetam apenas os batimentos cardíacos, mas também envolvem nossa memória e aprendizado. Isso faz você refletir sobre como pequenas mudanças no seu dia a dia afetam sua fisiologia e suas emoções?
