아데 닐 레이트 사이 클라 제 또는 아데 닐 레이트 시클 라제는 ATP, 사이 클릭 AMP, 중요한 생리적 기능 환상 AMP 의존 각종 단백질을 활성화하는 중요한 신호 전달 분자에서 높은 에너지 분자의 변환을 담당하는 효소이다.
그 활성은 예를 들어 호르몬, 신경 전달 물질 및 다른 성질의 다른 조절 분자 (몇 가지 예를 들면 2가 칼슘 이온 및 G 단백질)의 공동 작용과 같은 다양한 요인에 의해 조절됩니다.
Adenylate cyclase 다이어그램 (출처 : Wikimedia Commons를 통해 en.wikipedia의 사용자 Bensaccount)
이 효소의 주요 중요성은 대사 및 발달과 관련된 많은 세포 현상의 제어뿐만 아니라 다른 외부 자극에 대한 반응에 참여하기 때문에 촉매 작용을하는 반응 생성물, 순환 AMP의 중요성에 있습니다.
본질적으로 단세포 유기체 (비교적 단순)와 크고 복잡한 다세포 동물 모두 순환 AMP를 두 번째 메신저로 사용하므로이를 생성하는 효소가 사용됩니다.
계통 발생 학적 연구에 따르면 이러한 효소는 진핵 생물과 진핵 생물이 분리되기 전에 공통 조상에서 유래되었으며, 이는 순환 AMP가 ATP 생산과 관련된 다른 기능을 가지고 있음을 시사합니다.
아데 닐 레이트 사이 클라 제에 의해 촉매 된 반응은 쉽게 가역적이므로 ATP 합성에 대한 평형 상수 (K eq ≈ 2.1 ± 0.2 10 -9 M 2)에서 볼 수 있기 때문에 이러한 진술을 수용 할 수 있습니다.
특성 및 구조
대부분의 진핵 세포 아데 닐 레이트 시클 라제 효소는 원형질막과 관련이 있지만 박테리아와 포유류 정자 세포에서는 세포질에서 가용성 단백질로 발견됩니다.
효모와 일부 박테리아에서는 말초 막 단백질 인 반면 특정 아메바 종에서는 단일 막 횡단 세그먼트를 가진 분자입니다.
구조적 특성
이들은 큰 폴리펩티드 사슬 (1,000 개 이상의 아미노산 잔기)로 구성된 단백질로, 알파 나선 형태의 6 개 막 횡단 도메인으로 구성된 두 영역을 통해 원형질막을 12 번 교차합니다.
각 막 횡단 영역은 촉매 활성을 담당하는 큰 세포질 도메인으로 분리됩니다.
진핵 생물 중에는 이들 효소의 아미노 말단 영역의 단편에 일부 보존 된 모티프가 있으며 소수성 부분으로 구분되는 약 40kDa의 세포질 도메인이 있습니다.
촉매 사이트
이러한 효소가 촉매 작용을하는 반응, 즉 위치 3 '의 OH 그룹과 위치 5'의 뉴 클레오 사이드 트리 포스페이트의 인산염 그룹의 친 핵성 공격을 통해 디 에스테르 결합을 형성하는 반응은 도메인으로 알려진 일반적인 구조적 모티프에 따라 다릅니다. 손바닥".
이 "팜"도메인은 "βαβααβ"모티프로 구성되며 ( "β"는 β- 접힌 시트를 의미하고 "α"는 알파 나선을 의미 함) 두 개의 책임있는 금속 이온을 조정하는 두 개의 변하지 않는 아스파르트 산 잔기를 가지고 있습니다. 2가 마그네슘 또는 아연 이온이 될 수 있습니다.
이들 효소의 4 차 구조와 관련된 많은 연구는 그들의 촉매 단위가 단백질 형성 동안 소포체에 결합하는 막 관통 분절에 따라 형성되는 이량 체로 존재한다는 것을 밝혀냈다.
위치
G 단백질, 포스파티딜 이노시톨 앵커가있는 단백질과 같은 많은 통합 막 단백질과 마찬가지로 아데 닐 시클 라제는 "지질 뗏목"으로 알려진 특수 막 영역 또는 마이크로 도메인에서 발견되는 것으로 확인되었습니다. 영어 "지질 뗏목").
이 막 도메인은 직경이 수백 나노 미터까지 될 수 있으며 주로 콜레스테롤과 스핑 고지 질로 구성되어 있으며 주로 포화 지방산 사슬이 길고 유동성이 떨어지며 서로 다른 막을 통과하는 부분을 수용 할 수 있습니다. 단백질.
Adenylate cyclases는 또한 "caveolae"(영어 "caveolae"에서 유래)로 알려진 지질 뗏목의 하위 영역과 관련이있는 것으로 밝혀졌으며, 이는 콜레스테롤이 풍부한 막과 카베 올린과 관련된 단백질이 오히려 침범합니다.
종류
본질적으로, 잘 정의 된 세 종류의 아데 닐 레이트 사이 클라 제와 현재 논의의 주제 인 두 종류가 있습니다.
-Class I : 이들은 E. coli와 같은 많은 그람 음성 박테리아에 존재합니다.
-Class II : Bacillus 또는 Bordetella와 같은 박테리아 속의 일부 병원균에서 발견되며, 세포 외 독소 역할을합니다. 이들은 숙주 칼 모둘 린에 의해 활성화되는 단백질입니다 (박테리아가 없음).
-클래스 III : "보편적 인"클래스로 알려져 있으며 유사한 기능을 수행하는 구 아닐 레이트 사이 클라 제와 계통 발생적으로 관련되어 있습니다. 그들은 원핵 생물과 진핵 생물 모두에서 발견되며 다른 경로에 의해 조절됩니다.
포유류 아데 닐 레이트 사이 클라 제
포유류에서, 이들 효소 중 적어도 9 가지 유형이 복제되고 기술되었으며, 9 개의 독립적 인 유전자에 의해 암호화되고 아데 닐 사이 클라 제 클래스 III에 속합니다.
그들은 복잡한 구조와 막 토폴로지를 공유 할뿐만 아니라 그것들의 특징 인 복제 된 촉매 도메인을 공유합니다.
포유류의 경우 동형을 지칭하는 데 사용되는 명명법은 문자 AC (아데 닐 레이트 사이 클라 제의 경우) 및 1에서 9 (AC1-AC9)의 숫자에 해당합니다. AC8 효소의 두 가지 변종도보고되었습니다.
이들 동물에 존재하는 동형은 촉매 부위의 1 차 구조 및 3 차원 구조의 서열과 관련하여 상 동성입니다. 각 "유형"에 이러한 효소 중 하나를 포함시키는 것은 주로 각 동 형체에서 작동하는 조절 메커니즘과 관련이 있습니다.
그들은 종종 조직 특이적인 발현 패턴을 가지고 있습니다. 모든 이소 형은 뇌에서 발견 될 수 있지만 일부는 중추 신경계의 특정 영역으로 제한됩니다.
풍모
Adenylate Cyclase 계열에 속하는 효소의 주요 기능은 ATP를 순환 AMP로 변환하는 것이며이를 위해 분자 내 3'-5 '디 에스테르 결합 (DNA 중합 효소에 의해 촉매되는 것과 유사한 반응)의 형성을 촉매합니다. 피로 인산 분자의 방출과 함께.
포유류에서 달성 할 수있는 다양한 변종은 세포 증식, 에탄올 의존성, 시냅스 가소성, 약물 의존성, 일주기 리듬, 후각 자극, 학습 및 기억과 관련이 있습니다.
일부 저자는 adenylate cyclases가 수송 분자 또는 채널 단백질과 이온 수송 체로서 추가 기능을 가질 수 있다고 제안했습니다.
그러나 이러한 가설은 특정 이온 수송 채널과 일부 상 동성 또는 구조적 유사성 (서열이 아님)을 공유하는 이러한 효소의 막 횡단 세그먼트의 배열 또는 토폴로지를 기반으로 만 테스트되었습니다.
반응의 산물 인 cyclic AMP와 PPi (pyrophosphate)는 모두 세포 수준에서 기능을합니다. 그러나 그들의 중요성은 그들이있는 유기체에 달려 있습니다.
규제
아데 닐 시클 라제 사이의 구조적 다양성은 다양한 형태의 조절에 대한 큰 민감성을 보여 주며,이를 통해 다양한 세포 신호 전달 경로에 통합 될 수 있습니다.
이러한 효소 중 일부의 촉매 활성은 알파 케 토산에 의존하는 반면, 다른 효소는 예를 들어 칼슘 및 기타 일반적으로 용해되는 요인뿐만 아니라 다른 단백질의.
많은 아데 닐 레이트 사이 클라 아제는 일부 G 단백질의 서브 유닛에 의해 부정적으로 조절되고 (그 기능을 억제 함) 다른 것들은 더 많은 활성화 효과를 발휘합니다.
참고 문헌
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