Тримерная аденилатциклаза из Bacillus anthracis Эпинефрин связывается с рецептором, ассоциированным с гетеротримерным G-белком, который связан с аденилатциклазой, превращающей АТФ в цАМФ, осуществляющий распространение сигнала[1]
В процессе передачи сигнала аденилатциклаза может быть активирована связанными с плазматической мембраной рецепторами, связанными с G-белками (GPCR), которые передают гормональные и иные стимулы в клетку. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ, действующего как вторичный посредник. цАМФ взаимодействует с протеинкиназой А, ионными каналами, связанными с циклическими нуклеотидами, и регулирует их функции[5].
Фермент аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в 3',5'-циклическую форму АМФ. При этом образуется пирофосфат
У млекопитающих известно десять аденилатциклаз, они обозначаются сокращениями ADCY1—ADCY10[6][7].
В данном случае аденилатциклазная система рассматривается на примере действия адреналина на клетки печени. Адреналин вызывает в организме эффект, называемый «fight or flee» (бей или беги) — усиливается тонус мышц, увеличивается частота сердечных сокращений. Для мобилизации организма требуется повышение концентрации глюкозы в крови. Связывание адреналина с рецепторами на поверхности клеток печени запускает распад гликогена, запасенного в клетках печени и высвобождение глюкозы[8].
Активация
Адреналин связывается с β2-адренорецептором на плазматической мембране клеток печени. В результате связывания лиганда с внешней стороны плазматической мембраны, изменяется конформация всего адренорецептора и активируется сопряженный с адренорецептором, внутриклеточный G-белок.
В неактивном состоянии G-белок связан с молекулой ГДФ. После активации ГДФ заменяется на ГТФ, а G-белок разделяется на две части (на α- и βγ-субъединицы).
Активная часть G-белка (α-субъединица) присоединяется к ферменту аденилатциклазе и активирует её. Аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в цАМФ.
цАМФ — является вторичным посредником этой цепи передачи сигнала в клетке. Далее цАМФ распространяется по всей клетке и связывается с цАМФ-зависимой протеинкиназой А, причем с одной молекулой протеинкиназы связывается 4 молекулы цАМФ.
Активированная протеинкиназа А разделяется на четыре части, две из которых обладают каталитическими активностями. Каждая из каталитических субъединиц способна фосфорилировать киназу фосфорилазы, активируя её.
Активированная гликогенфосфорилаза расщепляет гликоген, при этом образуется глюкозо-6-фосфат, который затем дефосфорилируется и превращается в глюкозу, которая поступает в кровь.
Особенность этой системы передачи сигнала в клетке состоит в том, что сигнал на большинстве этапов (кроме этапа активации протеинкизаны А молекулами цАМФ) усиливается, например, активированная аденилатциклаза синтезирует множество молекул цАМФ. В результате взаимодействия одной молекулы адреналина с рецептором в плазматической мембране клетки печени, в кровь выводится около 10 миллионов молекул глюкозы[3].
Инактивация
Для поддержания корректного уровня метаболизма требуется не только быстрое поступление глюкозы в кровь, но и механизм выключения этой системы. Для этого используется несколько способов:
Когда концентрация адреналина в крови уменьшается, молекулы адреналина естественным образом отсоединяются от β2-адренорецептора.
Если адреналин не отсоединяется от β2-адренорецептора, то рецептор фосфорилируется киназой β2-адренорецептора, а затем инактивируется β-аррестином.
G-белок сам обладает ферментативной активностью и медленно (в течение секунд или минут) превращает ГТФ в ГДФ. После этого он отходит от аденилатциклазы, и она инактивируется.
Фермент фосфодиэстераза катализирует превращение цАМФ в АМФ.
Результат действия адреналина на другие типы клеток зависит от того, какие рецепторы находятся в их плазматических мембранах. Так, например, в результате связывания адреналина c альфа-2 адренорецептором, количество цАМФ внутри клетки уменьшается.
↑Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Molecular Biology of the Cell. — 5. — Garland Science, 2008. — 1392 с. — ISBN 0815341059.
↑Villacres E. C., Xia Z., Bookbinder L. H., Edelhoff S., Disteche C. M., Storm D. R. Cloning, chromosomal mapping, and expression of human fetal brain type I adenylyl cyclase (англ.) // Genomics : journal. — Academic Press, 1993. — July (vol. 16, no. 2). — P. 473—478. — doi:10.1006/geno.1993.1213. — PMID8314585.
↑Stengel D., Parma J., Gannage M. H., Roeckel N., Mattei M. G., Barouki R., Hanoune J. Different chromosomal localization of two adenylyl cyclase genes expressed in human brain (англ.) // Hum Genet : journal. — 1992. — December (vol. 90, no. 1—2). — P. 126—130. — PMID1427768.
↑Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: в двух томах. — Москва: Мир, 2004. — Т. 2. — 414 с. — 2000 экз. — ISBN 5030036016.
![Тримерная аденилатциклаза из Bacillus anthracis Эпинефрин связывается с рецептором, ассоциированным с гетеротримерным G-белком, который связан с аденилатциклазой, превращающей АТФ в цАМФ, осуществляющий распространение сигнала[1]](%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:1pk0.jpg)
