Language
Country/Area
No result found
Загадочная роль протеинкиназы А: как она влияет на наше сердцебиение и память?
В области молекулярной биологии цАМФ-зависимый путь (также известный как путь аденилацилазы) представляет собой сигнальный путь, запускаемый рецепторами, связанными с G-белком, который играет важную роль в межклеточной коммуникации. . Открытие цАМФ датируется 1950-ми годами, его открыли Эрл Сазерленд и Тед Ралл. Благодаря этому открытию цАМФ считался вторичным мессенджером, и ионы кальция (Ca2+) также играли аналогичную роль. Сазерленд получил Нобелевскую премию 1971 года за открытие механизма действия адреналина в гликогенолизе, процессе, который требует цАМФ в качестве вторичного мессенджера.
Когда рецептор, связанный с G-белком, активируется, он запускает серию событий передачи сигнала, в конечном итоге влияющих на сердцебиение и формирование памяти.
Механизм
Рецепторы, связанные с G-белками (GPCR), представляют собой большое семейство интегральных мембранных белков, которые реагируют на различные внеклеточные стимулы. Каждый GPCR связывается с определенным лигандом и активируется. Когда GPCR активируется внешним лигандом, его конформация меняется и сигналы передаются прикрепленным внутриклеточным комплексам гибридных G-белков. Субъединица Gsα в стимулированном комплексе G-белка заменит GDP на GTP и высвободит его из комплекса.
В цАМФ-зависимом пути активированная субъединица Gsα связывается и активирует фермент, называемый аденилацилазой, который, в свою очередь, катализирует превращение АТФ в циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Увеличение концентрации цАМФ может привести к активации нескольких путей, включая гетероциклические нуклеотид-управляемые ионные каналы и обменные белки, активируемые цАМФ (EPAC). Кроме того, фермент протеинкиназа А (ПКА) также зависит от цАМФ и активируется только в присутствии цАМФ.
PKA фосфорилирует множество других белков, что приводит к сокращению сердечной мышцы, превращению гликогена в глюкозу и регуляции экспрессии генов.
Важность
У людей цАМФ активирует протеинкиназу А (ПКА). Этот фермент состоит из двух каталитических субъединиц и двух регуляторных субъединиц. Связывание цАМФ с регуляторными субъединицами приводит к их отделению от каталитических субъединиц. Впоследствии каталитическая субъединица проникает в ядро и влияет на транскрипцию. цАМФ-зависимый путь играет важную роль в различных физиологических процессах, включая увеличение частоты сердечных сокращений, секрецию кортизола и расщепление гликогена и жира. цАМФ необходим для поддержания памяти, расслабления сердца и всасывания воды почками.
Активация пути цАМФ будет способствовать активации ферментов и регуляции экспрессии генов. Быстрая активация ферментов резко контрастирует с более медленной регуляцией экспрессии генов.
Исследования этого пути обычно проводятся путем ингибирования или стимулирования функции цАМФ. Если цАМФ-зависимые пути не контролировать, это может в конечном итоге привести к чрезмерной пролиферации клеток, что может быть связано с развитием или прогрессированием рака.
Активация и деактивация
Активированный GPCR запускает конформационные изменения в присоединенном комплексе G-белка, в результате чего субъединица Gsα обменивает GDP на GTP и диссоциирует от субъединиц β и γ. Впоследствии субъединица Gsα активирует аденилацилазу, которая быстро превращает АТФ в цАМФ, тем самым активируя цАМФ-зависимый путь. Этот путь также может быть дополнительно активирован путем прямой активации аденилацилазы или PKA.
Молекулы, которые активируют путь цАМФ, включают: холерный токсин (повышает уровень цАМФ), форсколин (природное соединение, которое активирует аденилацилазу), кофеин и теобромин (ингибирует фосфодиэстеразу цАМФ и снижает уровень деградации цАМФ) и коклюшный токсин. , что увеличивает секрецию инсулина.
Благодаря этим механизмам цАМФ может играть ключевую роль в регуляции сердца, обмена веществ и памяти мозга.
Когда субъединица Gsα гидролизует GTP до GDP, путь цАМФ деактивируется, возможно, за счет прямого ингибирования аденилацилазы или дефосфорилирования белков, фосфорилированных PKA. Молекулы, ингибирующие путь цАМФ, включают: фосфодиэстеразу цАМФ (которая превращает цАМФ в АМФ, снижая уровни цАМФ) и белок Gi (который представляет собой G-белок, который ингибирует аденилилацилазу, снижая уровни цАМФ).
Результаты этих исследований позволяют нам осознать, что биохимические процессы, скрытые за передачей сигналов клетками, не только влияют на биение сердца, но также задействуют нашу память и обучение. Заставляет ли это вас задуматься о том, как небольшие изменения в вашей повседневной жизни влияют на вашу физиологию и эмоции?
