siklik AMP atau adenosin 3′, 5′-monofosfat adalah nukleotida siklik yang berfungsi sebagai utusan sekunder dan merupakan bagian dari unsur dasar dari kontrol intraseluler biokimia dan komunikasi di banyak organisme hidup.
Keberadaannya ditunjukkan hampir 70 tahun yang lalu oleh Sutherland dan Rall (1958), yang menggambarkan fenomena akumulasi nukleotida ini dalam sel hati sebagai akibat dari pemberian epinefrin (adrenalin).
Struktur kimia AMP siklik (Sumber: Wesalius [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Sejak penemuannya, AMP siklik telah dikaitkan pada mamalia dengan aksi banyak hormon, dengan sekresi endokrin dan eksokrin, dengan pelepasan neurotransmitter di sinaps dan sambungan neuromuskular, di antara banyak fungsi lainnya.
Sintesisnya dikatalisis oleh tiga keluarga protein yang terkait dengan membran plasma yang dikenal sebagai adenil siklase atau adenilat siklase, yang mampu menghasilkan senyawa siklik dari ATP dan melepaskan pirofosfat ke dalam sel.
Degradasinya, di sisi lain, dimediasi oleh enzim dari keluarga fosfodiesterase, yang merupakan protein larut yang ditemukan terutama di sitosol.
Enzim-enzim ini, dan oleh karena itu AMP siklik, ditemukan dalam organisme yang sangat beragam, sesederhana ganggang uniseluler dan banyak mikroorganisme lainnya (bakteri dan lainnya) dan serumit hewan multiseluler dengan jalur pensinyalan yang rumit.
Meskipun keberadaannya dalam tanaman menjadi bahan diskusi, ada bukti tertentu yang menunjukkan bahwa beberapa spesies tanaman memiliki aktivitas adenilat siklase, meskipun fungsinya belum ditentukan secara memuaskan.
Indeks artikel
Struktur
Struktur kimia AMP siklik telah dijelaskan dengan kristalografi sinar-X dan studi resonansi magnetik inti proton.
Ini adalah molekul siklik yang stabil terhadap panas (” stabil-panas” ) dan lebih stabil terhadap hidrolisis basa daripada rekan non-sikliknya, AMP atau adenosin monofosfat.
Seperti semua nukleotida fosfat, AMP siklik memiliki gugus fosfat yang terikat pada oksigen karbon pada posisi 5 ‘dari molekul ribosa, yang pada gilirannya melekat pada basa nitrogen cincin heterosiklik melalui karbon pada posisi 1’ dan yang sesuai dengan adenin.
Gugus fosfat dari gula ribosa, tidak seperti nukleotida fosfat non-siklik, menyatu secara trans melalui ikatan fosfodiester dengan oksigen dari karbon pada posisi 3 ‘dan 5’ ribosa ( 3 ‘, 5’- trans- fusi fosfat ).
Pengikatan ini membatasi pergerakan cincin furan yang membentuk ribosa dan membungkus gugus fosfat dalam konformasi “kursi”.
Dibandingkan dengan nukleotida non-siklik, AMP siklik dan nukleotida terkait lainnya adalah molekul yang lebih kecil dengan polaritas yang lebih rendah, yang merupakan faktor penting untuk diferensiasinya oleh protein yang meresponsnya.
Konformasi ikatan glikosidik antara ribosa dan cincin adenin memiliki beberapa kebebasan rotasi. Ini juga merupakan parameter struktural penting untuk perbedaannya dari nukleotida lain (tidak hanya identitas basa nitrogen).
Fitur
Sebagai pembawa pesan sekunder, AMP siklik berpartisipasi dalam aktivasi banyak proses pensinyalan (setelah sintesisnya) atau dalam aktivasi berbagai enzim “hilir” dalam kaskade pensinyalan yang menghasilkannya.
Ini berpartisipasi dalam glikogenolisis hati dan dalam pelepasan insulin dari pankreas, dalam pelepasan amilase dari kelenjar ludah, dan dalam aksi estrogen di dalam rahim.
Ini memiliki fungsi universal dalam kontrol ekspresi gen dan dalam integrasi beberapa fungsi metabolisme. Banyak sitokin menggunakan kalsium dan AMP siklik untuk menjalankan fungsinya.
Hormon yang menggunakan AMP siklik dalam proses pensinyalannya (baik dengan meningkatkan atau menurunkan konsentrasi intraselulernya) mungkin termasuk katekolamin, glukagon, vasopresin, hormon paratiroid, prostaglandin, insulin, melatonin , dan adrenalin, antara lain.
Lain dari banyak fungsinya adalah untuk menghambat pertumbuhan, diferensiasi dan proliferasi sel T pada mamalia, mungkin dengan aktivasi atau induksi represor sitokin pengatur proses ini dalam sel tersebut.
AMP siklik dan adenilat siklase yang memproduksinya juga terkait dengan fungsi banyak reseptor protein berpasangan G-protein, yang terkait dengan berbagai mekanisme pensinyalan dan proses seluler penting lainnya.
Dalam metabolisme glukosa
Pada mamalia, AMP siklik berperan dalam pengaturan jalur glikolitik dan glukoneogenik melalui penghambatan aktivitas enzim fosfofruktokinase 2 (PFK-2), yang mengkatalisis reaksi kedua glikolisis.
Mekanismenya melibatkan partisipasi hormon glukagon dalam aktivasi adenilat siklase hati, yang menyebabkan peningkatan yang cukup besar dalam konsentrasi AMP siklik.
AMP siklik ini mengaktifkan protein kinase yang bergantung pada cAMP yang memfosforilasi dan menghambat aktivitas fosfofruktokinase dari PFK-2, yang merupakan enzim bifungsional dengan aktivitas fruktosa bisfosfatase.
Bagaimana proses pensinyalan yang melibatkan AMP siklikal terjadi?
Seorang utusan pertama (dari sifat kimia variabel) yang mencapai sel tertentu sebagai berinteraksi stimulus eksternal dengan enzim adenilat siklase dalam membran plasma, merangsang produksi AMP siklik.
Peningkatan konsentrasi AMP siklik bekerja dalam aktivasi faktor lain (umumnya enzimatik) yang memiliki fungsi tambahan dalam penghambatan atau aktivasi proses metabolisme atau transkripsi gen, antara lain.
Siapa yang mengaktifkan AMP siklus?
Salah satu fungsi utama yang terkait dengan molekul pengatur ini adalah aktivasi enzim fosforilase atau kinase, yang mengkatalisis penambahan atau penghilangan gugus fosforil ke protein dan enzim lain.
Biasanya, eksitasi sel disertai dengan peningkatan konsentrasi AMP siklik, seiring dengan peningkatan pengangkutan kalsium ke dalam sel yang berperan dalam aktivasi enzim adenil siklase penghasil AMP siklik.
Baik sintesis dan transmisi pesan dan degradasi AMP siklik dalam sel adalah proses yang diatur dengan baik yang berpartisipasi dalam pemeliharaan homeostasis tubuh.
Referensi
- Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Cyclic adenosine monophosphate adalah komponen kunci dari regulasi sel T – mediasi supresi. Jurnal Kedokteran Eksperimental , 204 (6), 1303-1310.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Nukleotida siklik, 65 , 2423–2437.
- Rasmussen, H. (1970). Komunikasi Sel, Ion Kalsium, dan Cyclic Adenosine Monophosphate. Sains , 170 , 404-412.
- Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Siklik Adenosin Monofosfat, Ca++, dan Membran. Biokimia , 59 , 1364-1370.
