Кіріспе
Көптеген жасушаларда маңызды реттеуші рөл атқаратын фермент. Аденолат циклаза (EC 4.6.1.1, сонымен қатар аденоил циклаза және аденилил циклаза деп те аталады, қысқартылған AC) – жүйелі атауы АТФ дифосфат лиазасы (циклизациялау; 3′,5′ циклдік АМФ түзетін) ферменті. Ол келесі реакцияны катализдейді:
Adenylate cyclase (EC 4.6.1.1, also commonly known as adenyl cyclase and adenylyl cyclase, abbreviated AC) is an enzyme with systematic name ATP diphosphate lyase (cyclizing; 3′,5′ cyclic AMP forming). It catalyzes the following reaction:
ATP = 3′,5′ cyclic AMP + diphosphate
It has key regulatory roles in essentially all cells. It is the most polyphyletic known enzyme: six distinct classes have been described, all catalyzing the same reaction but representing unrelated gene families with no known sequence or structural homology. The best known class of adenylyl cyclases is class III or AC III (Roman numerals are used for classes). AC III occurs widely in eukaryotes and has important roles in many human tissues. All classes of adenylyl cyclase catalyse the conversion of adenosine triphosphate (ATP) to 3',5' cyclic AMP (cAMP) and pyrophosphate.
АТФ = 3′,5′ циклдік АМФ + дифосфат
Adenylate cyclase (EC 4.6.1.1, also commonly known as adenyl cyclase and adenylyl cyclase, abbreviated AC) is an enzyme with systematic name ATP diphosphate lyase (cyclizing; 3′,5′ cyclic AMP forming). It catalyzes the following reaction:
ATP = 3′,5′ cyclic AMP + diphosphate
It has key regulatory roles in essentially all cells. It is the most polyphyletic known enzyme: six distinct classes have been described, all catalyzing the same reaction but representing unrelated gene families with no known sequence or structural homology. The best known class of adenylyl cyclases is class III or AC III (Roman numerals are used for classes). AC III occurs widely in eukaryotes and has important roles in many human tissues. All classes of adenylyl cyclase catalyse the conversion of adenosine triphosphate (ATP) to 3',5' cyclic AMP (cAMP) and pyrophosphate.
Ол дерлік барлық жасушаларда маңызды реттеуші рөлге ие. Бұл – ең көп полифилеттік фермент: алты ерекше класс сипатталған, олардың барлығы бірдей реакцияны катализдейді, бірақ байланыссыз гендер отбасыларын білдіреді, олардың реттілігі немесе құрылымдық гомологиясы белгілі емес. Аденилил циклазалардың ең жақсы танымал класы – III класс немесе AC III (класс үшін рим цифрлары қолданылады). AC III эукариоттарда кеңінен таралған және көптеген адам тіндерінде маңызды рөл атқарады. Аденилил циклазаның барлық класслары аденозин трифосфатын (АТФ) 3′,5′ циклдік АМФ (cAMP) және пирофосфатқа түрлендіруді катализдейді.
Adenylate cyclase (EC 4.6.1.1, also commonly known as adenyl cyclase and adenylyl cyclase, abbreviated AC) is an enzyme with systematic name ATP diphosphate lyase (cyclizing; 3′,5′ cyclic AMP forming). It catalyzes the following reaction:
ATP = 3′,5′ cyclic AMP + diphosphate
It has key regulatory roles in essentially all cells. It is the most polyphyletic known enzyme: six distinct classes have been described, all catalyzing the same reaction but representing unrelated gene families with no known sequence or structural homology. The best known class of adenylyl cyclases is class III or AC III (Roman numerals are used for classes). AC III occurs widely in eukaryotes and has important roles in many human tissues. All classes of adenylyl cyclase catalyse the conversion of adenosine triphosphate (ATP) to 3',5' cyclic AMP (cAMP) and pyrophosphate.
II сынып
Бұл аденилциклазалар – инфекция кезінде Bacillus anthracis, Bordetella pertussis, Pseudomonas aeruginosa және Vibrio vulnificus сияқты патогенді бактериялар бөліп шығаратын токсиндер. Бұл бактериялар сондай-ақ AC II-нің жасушаларға енуіне көмектесетін ақуыздарды да бөліп шығарады, онда сырттан келген аденилциклазаның активтігі қалыпты жасушалық процестерге кедерес келтіреді. ІІ класс аденилциклаза гендері cyaA деп аталады, олардың бірі – көмірқара токсині. AC II ферменттерінің бірнеше кристалдық құрылымы белгілі.
III сынып
Адам денсаулығындағы маңызды рөлдеріне байланысты осы аденилциклазалар кеңінен зерттелгендіктен ең танымал. Олар кейбір бактерияларда, әсіресе Mycobacterium tuberculosis-те табылады, онда олар патогенезде маңызды рөл атқарады. Көптеген AC III – жасушааралық сигналдарды жасушалық жауаптарға түрлендіруге қатысатын интегралды мембраналық ақуыздар. 1971 жылы Эрл Сазерлендке адам бауырында AC III-нің маңызды рөлін ашқаны үшін Нобель сыйлығы табысталды, онда адреналин жанама түрде AC-ді «күресу немесе қашу» жауабы ретінде сақталған энергияны жұмылдыруға ынталандырады. Адреналиннің әсері G протеині сигналдық каскады арқылы жүзеге асады, ол жасуша сыртынан мембрана арқылы жасуша ішіне (цитоплазмаға) химиялық сигналдарды жеткізеді. Сыртқы сигнал (осы жағдайда адреналин) рецептормен байланысады, ол G протеиніне сигнал береді, ол аденилциклазаға сигнал береді, ол аденозин трифосфатын циклдік аденозин монофосфатына (cAMP) түрлендіріп сигнал береді. cAMP екінші хабаршы ретінде белгілі. Циклдік АМФ – эукариоттық сигнал трандукциясындағы маңызды молекула, «екінші хабаршы». Аденилциклазалар көбінесе G протеиндерімен белсендіріледі немесе тежеледі, олар мембраналық рецепторлармен байланысқандықтан гормоналды немесе басқа да стимулдарға жауап бере алады. Аденилциклаза белсендірілгеннен кейін пайда болатын cAMP, басқа ақуыздармен, мысалы, протеинкиназа А және циклдік нуклеотидтерге қатысты иондық каналдармен өзара әрекеттеседі және оларды реттейді. Жасыл жарықпен белсендірілген родопсин аденилциклаза (CaRhAC) жақында родопсин гуанилциклазаның нуклеотид байланысу қуысын өзгерту арқылы жасалды.
Құрылымы
III класты аденил циклаздардың көпшілігі 12 трансмембраналық сегменті бар трансмембраналық ақуыздар болып табылады. Ақуыз 6 трансмембраналық сегментпен ұйымдастырылған, содан кейін C1 цитоплазмалық домені, одан кейін тағы 6 мембраналық сегмент, және содан кейін C2 аталған екінші цитоплазмалық домен орналасқан. Функционалдық үшін маңызды бөліктер – N ұшы және C1 және C2 аймақтары. C1a және C2a субдомендері гомологты және белсенді орынды құрайтын молекулаішілік "димерді" құрайды. Mycobacterium tuberculosis және көптеген басқа бактерияларда AC III полипептиді екі есе қысқа болып келеді, бір 6 трансмембраналық доменінен және цитоплазмалық доменінен тұрады, бірақ олардың екеуі екі белсенді орыны бар сүтқоректілердің құрылысына ұқсас функционалдық гомодимерді құрайды. Жануарлар емес III класты АС-тарда катализдік цитоплазмалық домен басқа (қажетті түрде трансмембраналық емес) домендермен байланысты болады. III класты аденилциклаза домендері тағы төрт кіші топқа бөлінеді, олар IIIa-дан IIId-ға дейін. Жануарлардың мембранаға байланысқан АС-тары IIIa класына жатады. Нейрондарда кальцийге сезімтал аденил циклаздары кальций иондарының каналдарының жанында орналасқан, бұл Ca2+ ағынына жылдам реакция жасауға мүмкіндік береді; олар оқу процестерінде маңызды рөл атқарады деп саналады. Бұл аденил циклаздардың бірнеше әртүрлі сигналдардың бірдей орын алуымен ғана белсендірілетін кездейсоқ оқиғаларды анықтағыштар екендігімен расталады. Перифериялық жасушалар мен тіндерде аденил циклаздары изоформаға тән түрде белгілі бір рецепторлармен және басқа да сигналдық ақуыздармен молекулалық кешендер құрайды.
Функция
Трансмембраналық аденилциклазаның жеке изоформалары көптеген физиологиялық функциялармен байланыстырылған. Ерітінді аденилциклаза (sAC, AC10) сперматозоидтардың қозғалмалылығында маңызды рөл атқарады. Аденилциклаза естелік қалыптасу процесіне қатысты, ол сәйкестік детектор ретінде жұмыс істейді.
IV сынып
AC IV алғаш рет Aeromonas hydrophila бактериясында анықталды, ал Yersinia pestis бактериясынан AC IV құрылымы жарияланды. Бұл AC ферменттері кластарының ең кішісі болып табылады; Yersinia-дан алынған AC IV (CyaB) 19 кДа кішібірліктерінен тұратын димер, және оның белгілі реттеуші компоненттері жоқ. AC IV, сүтқоректілердің тиамин трифосфатазасы CYTH (CyaB, тиамин трифосфатазасы) деп аталатын суперотбасы құрайды.
V және VI сыныптар
АС-тың осы түрлері нақты бактерияларда (Prevotella ruminicola және Rhizobium etli) кездеседі, бірақ олар толыққанды зерттелмеген. Pfam-да шамамен 400-ге жуық VI сыныпқа жататын қосымша мүшелер белгілі. VI сынып ферменттері III сынып ферменттеріне ұқсас каталитикалық ядроға ие.