Language
Country/Area
No result found
Vai trò bí ẩn của protein kinase A: Nó ảnh hưởng đến nhịp tim và trí nhớ của chúng ta như thế nào?
Trong lĩnh vực sinh học phân tử, con đường phụ thuộc cAMP (còn được gọi là con đường adenylate acylase) là một con đường truyền tín hiệu được kích hoạt bởi các thụ thể liên kết với protein G, đóng vai trò trong giao tiếp giữa các tế bào. Vai trò quan trọng . Việc phát hiện ra cAMP có từ những năm 1950, khi nó được Earl Sutherland và Ted Rall tiết lộ. Sau khám phá này, cAMP được coi là chất truyền tin thứ cấp, với các ion canxi (Ca2+) đóng vai trò tương tự. Sutherland được trao giải Nobel năm 1971 cho khám phá của ông về cơ chế hoạt động của adrenaline trong quá trình phân giải glycogen, một quá trình cần cAMP làm chất truyền tin thứ cấp.
Khi các thụ thể liên kết với protein G được kích hoạt, chúng sẽ kích hoạt một loạt các sự kiện truyền tín hiệu, cuối cùng ảnh hưởng đến nhịp đập của tim và sự hình thành trí nhớ.
Cơ chế
Các thụ thể liên kết với protein G (GPCR) là một họ lớn các protein màng tích phân phản ứng với nhiều kích thích ngoại bào. Mỗi GPCR được kích hoạt bằng cách liên kết với một phối tử cụ thể. Khi GPCR được kích hoạt bởi một phối tử bên ngoài, cấu hình của nó sẽ thay đổi và truyền tín hiệu đến phức hợp protein G lai nội bào được gắn vào. Tiểu đơn vị Gsα trong phức hợp protein G được kích thích sẽ thay thế GDP bằng GTP và được giải phóng khỏi phức hợp.
Trong con đường phụ thuộc cAMP, tiểu đơn vị Gsα được kích hoạt sẽ liên kết và kích hoạt một enzyme gọi là adenylate acylase, từ đó xúc tác quá trình chuyển đổi ATP thành adenosine monophosphate vòng (cAMP). Nồng độ cAMP tăng có thể dẫn đến kích hoạt nhiều con đường, bao gồm các kênh ion gắn với nucleotide vòng dị vòng và protein trao đổi được kích hoạt bởi cAMP (EPAC). Ngoài ra, enzyme protein kinase A (PKA) cũng phụ thuộc vào cAMP và chỉ được hoạt hóa khi có sự hiện diện của cAMP.
Tầm quan trọngPKA phosphoryl hóa nhiều loại protein khác, dẫn đến co cơ tim, chuyển đổi glycogen thành glucose và điều hòa biểu hiện gen.
Ở người, cAMP phát huy tác dụng bằng cách kích hoạt protein kinase A (PKA). Enzym này bao gồm hai tiểu đơn vị xúc tác và hai tiểu đơn vị điều hòa. cAMP liên kết với các tiểu đơn vị điều hòa, khiến chúng tách khỏi các tiểu đơn vị xúc tác. Sau đó, tiểu đơn vị xúc tác đi vào nhân tế bào để ảnh hưởng đến phiên mã, và con đường phụ thuộc cAMP đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, bao gồm tăng nhịp tim, tiết cortisol và phân hủy glycogen và chất béo. cAMP rất cần thiết cho việc duy trì trí nhớ, thư giãn tim và hấp thụ nước ở thận.
Sự kích hoạt con đường cAMP dẫn đến sự kích hoạt enzyme và điều hòa biểu hiện gen, trong đó sự kích hoạt enzyme nhanh trái ngược với sự điều hòa biểu hiện gen chậm hơn.
Nghiên cứu về con đường này thường được tiến hành bằng cách ức chế hoặc thúc đẩy chức năng của cAMP. Nếu các con đường phụ thuộc cAMP không được kiểm soát, cuối cùng có thể dẫn đến tình trạng tăng sinh tế bào quá mức, có thể liên quan đến sự phát triển hoặc tiến triển của ung thư.
Kích hoạt và Hủy kích hoạt
GPCR được kích hoạt sẽ gây ra những thay đổi về cấu hình trong phức hợp protein G gắn vào, khiến tiểu đơn vị Gsα trao đổi GDP để lấy GTP và tách khỏi tiểu đơn vị β và γ. Sau đó, tiểu đơn vị Gsα kích hoạt adenylate acylase, nhanh chóng chuyển đổi ATP thành cAMP, do đó kích hoạt con đường phụ thuộc cAMP. Con đường này cũng có thể được kích hoạt thêm bằng cách kích hoạt trực tiếp adenylate acylase hoặc PKA.
Các phân tử kích hoạt con đường cAMP bao gồm độc tố tả (làm tăng mức cAMP), forskolin (một hợp chất tự nhiên kích hoạt adenylate acylase), caffeine và theobromine (ức chế cAMP phosphodiesterase, làm giảm mức cAMP). phân hủy), và độc tố ho gà, làm tăng insulin tiết dịch.Thông qua các cơ chế này, cAMP đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa tim, quá trình trao đổi chất và trí nhớ của não.
Con đường cAMP bị bất hoạt khi tiểu đơn vị Gsα thủy phân GTP thành GDP, điều này cũng có thể xảy ra bằng cách ức chế trực tiếp adenylate acylase hoặc bằng cách khử phosphoryl hóa các protein được phosphoryl hóa bởi PKA. Các phân tử ức chế con đường cAMP bao gồm: cAMP phosphodiesterase (chuyển đổi cAMP thành AMP, làm giảm nồng độ cAMP), protein Gi (là protein G ức chế adenylate acylase, làm giảm nồng độ cAMP).
Những kết quả nghiên cứu này giúp chúng ta nhận ra rằng các quá trình sinh hóa đằng sau tín hiệu tế bào không chỉ ảnh hưởng đến nhịp đập của tim mà còn liên quan đến trí nhớ và khả năng học tập của chúng ta. Điều này có khiến bạn suy ngẫm về việc những thay đổi nhỏ trong cuộc sống hàng ngày ảnh hưởng đến sinh lý và cảm xúc của bạn không?
