AMP TUẦN HOÀN: CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2024

Các AMP vòng hoặc adenosine 3', 5'-monophosphat là một nucleotide cyclic có chức năng như tin học và là một phần trong những yếu tố cơ bản của kiểm soát nội bào sinh hóa và truyền thông trong nhiều sinh vật sống.

Sự tồn tại của nó đã được chứng minh gần 70 năm trước bởi Sutherland và Rall (1958), người đã mô tả hiện tượng tích tụ nucleotide này trong tế bào gan do sử dụng epinephrine (adrenaline).

Cấu trúc hóa học của AMP vòng (Nguồn: Wesalius qua Wikimedia Commons)

Kể từ khi được phát hiện, AMP vòng đã được liên kết ở động vật có vú với hoạt động của nhiều loại hormone, với sự bài tiết nội tiết và ngoại tiết, với việc giải phóng chất dẫn truyền thần kinh tại các khớp thần kinh và khớp thần kinh, cùng với nhiều chức năng khác.

Sự tổng hợp của nó được xúc tác bởi ba họ protein liên kết với màng sinh chất được gọi là adenyl cyclases hoặc adenylate cyclases, có khả năng tạo ra hợp chất vòng từ ATP và giải phóng pyrophosphate vào bên trong tế bào.

Mặt khác, sự thoái hóa của nó được thực hiện qua trung gian của các enzym thuộc họ phosphodiesterase, là những protein hòa tan được tìm thấy chủ yếu trong dịch bào.

Các enzym này, và do đó là AMP tuần hoàn, được tìm thấy trong các sinh vật cực kỳ đa dạng, đơn giản như tảo đơn bào và nhiều vi sinh vật khác (vi khuẩn và những loài khác) và phức tạp như động vật đa bào với đường truyền tín hiệu phức tạp.

Mặc dù sự hiện diện của nó trong thực vật là một vấn đề đang được thảo luận, nhưng có một số bằng chứng nhất định chỉ ra rằng một số loài thực vật có hoạt tính adenylate cyclase, mặc dù chức năng của nó vẫn chưa được xác định một cách thỏa đáng.

Kết cấu

Cấu trúc hóa học của AMP vòng đã được làm sáng tỏ bằng tinh thể học tia X và bằng các nghiên cứu cộng hưởng từ hạt nhân proton.

Đây là một phân tử mạch vòng bền với nhiệt ("bền nhiệt") và bền hơn với sự thủy phân trong kiềm hơn so với phân tử không mạch vòng của nó, AMP hoặc adenosine monophosphate.

Giống như tất cả các nucleotide photphat, AMP vòng có một nhóm photphat gắn với oxy cacbon ở vị trí 5 'của phân tử ribose, nhóm này lần lượt được gắn với cơ sở nitơ vòng dị vòng qua cacbon ở vị trí 1'. và điều đó tương ứng với một adenine.

Nhóm photphat của đường ribose, không giống như các nucleotit photphat không chu kỳ, được hợp nhất chuyển tiếp thông qua liên kết photphodiester với oxy của nguyên tử cacbon ở vị trí 3 'và 5' của ribose (3 ', 5'- phân lân truyền máu).

Sự liên kết này hạn chế chuyển động của vòng furan tạo thành ribose và bao bọc nhóm phosphate trong một cấu trúc "ghế".

So với các nucleotide không chu kỳ, AMP vòng và các nucleotide liên quan khác là các phân tử nhỏ hơn có độ phân cực thấp hơn, đây là yếu tố quan trọng để phân biệt chúng bởi các protein phản ứng với chúng.

Cấu trúc của liên kết glycosidic xảy ra giữa ribose và vòng adenin có một số tự do quay. Đây cũng là một tham số cấu trúc quan trọng để phân biệt nó với các nucleotide khác (không chỉ là nhận dạng của base nitơ).

Đặc trưng

Là một chất truyền tin thứ cấp, AMP vòng tham gia vào việc kích hoạt nhiều quá trình truyền tín hiệu (sau quá trình tổng hợp nó) hoặc trong việc kích hoạt các enzym khác nhau "xuôi dòng" trong dòng thác tín hiệu mà nó được tạo ra.

Nó tham gia vào quá trình phân giải glycogenoge ở gan và giải phóng insulin từ tuyến tụy, giải phóng amylase từ tuyến nước bọt, và hoạt động của estrogen trong tử cung.

Nó có các chức năng phổ quát trong việc kiểm soát sự biểu hiện gen và tích hợp nhiều chức năng trao đổi chất. Nhiều cytokine sử dụng cả canxi và AMP vòng để thực hiện các chức năng của chúng.

Trong số các kích thích tố sử dụng AMP vòng trong các quá trình truyền tín hiệu (bằng cách tăng hoặc giảm nồng độ nội bào của nó) có thể bao gồm catecholamine, glucagon, vasopressin, hormone tuyến cận giáp, prostaglandin, insulin, melatonin và adrenaline, trong số những loại khác.

Một trong số nhiều chức năng khác của nó là ức chế sự phát triển, biệt hóa và tăng sinh của tế bào T ở động vật có vú, có thể bằng cách kích hoạt hoặc cảm ứng chất kìm hãm các cytokine điều hòa các quá trình này trong các tế bào như vậy.

AMP vòng và các xyclase adenylate tạo ra nó cũng liên quan đến chức năng của nhiều thụ thể protein liên kết với protein G, có liên quan đến các cơ chế tín hiệu khác nhau và các quá trình tế bào quan trọng khác.

Trong chuyển hóa glucose

Ở động vật có vú, AMP vòng có vai trò điều chỉnh con đường đường phân và gluconeogenic thông qua việc ức chế hoạt động của enzyme phosphofructokinase 2 (PFK-2), xúc tác phản ứng thứ hai của quá trình đường phân.

Cơ chế liên quan đến sự tham gia của hormone glucagon vào quá trình hoạt hóa adenylate cyclase ở gan, làm tăng đáng kể nồng độ AMP vòng.

AMP vòng này kích hoạt một protein kinase phụ thuộc cAMP có khả năng phosphoryl hóa và ức chế hoạt động phosphofructokinase của PFK-2, là một enzym đa chức năng có hoạt tính fructose bisphosphatase.

Quá trình truyền tín hiệu liên quan đến AMP theo chu kỳ xảy ra như thế nào?

Một chất truyền tin đầu tiên (có bản chất hóa học thay đổi) đến một tế bào cụ thể dưới dạng tác nhân kích thích bên ngoài tương tác với một enzym adenylate cyclase trong màng sinh chất, tạo ra AMP vòng.

Sự gia tăng nồng độ AMP vòng có tác dụng kích hoạt các yếu tố khác (thường là enzym) có chức năng bổ sung trong việc ức chế hoặc kích hoạt các quá trình trao đổi chất hoặc phiên mã gen, trong số những yếu tố khác.

Ai kích hoạt AMP theo chu kỳ?

Một trong những chức năng chính liên quan đến phân tử điều hòa này là hoạt hóa các enzym phosphorylase hoặc kinase, xúc tác việc bổ sung hoặc loại bỏ các nhóm phosphoryl vào các protein và enzym khác.

Thông thường, sự kích thích của tế bào đi kèm với sự gia tăng nồng độ AMP vòng, đồng thời với sự gia tăng vận chuyển canxi đến tế bào có chức năng hoạt hóa các enzym adenyl cyclase sản xuất AMP vòng.

Cả quá trình tổng hợp và truyền thông điệp cũng như sự thoái hóa AMP vòng trong tế bào đều là những quá trình được điều chỉnh tinh vi tham gia vào việc duy trì cân bằng nội môi của cơ thể.

Người giới thiệu

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Cyclic adenosine monophosphate là thành phần chính của quá trình ức chế qua trung gian tế bào T điều hòa. Tạp chí Y học Thực nghiệm, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5).
3. Newton, RP & Smith, CJ (2004). Các nucleotide tuần hoàn, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Giao tiếp tế bào, Ion canxi và Adenosine Monophosphate vòng. Khoa học, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Cyclic Adenosine Monophosphate, Ca ++ và Màng. Hóa sinh, 59, 1364-1370.