- estructura
- funcions
- En el metabolisme de la glucosa
- Com passa el procés de senyalització que involucra l'AMP cíclic?
- A qui activa l'AMP cíclic?
- referències
El AMP cíclic o adenosina 3 ', 5'-monofosfat és un nucleòtid cíclic que funciona com a missatger secundari i que forma part dels elements bàsics de control bioquímic i de comunicació intracel·lular en molts organismes vius.
La seva existència va ser demostrada fa gairebé 70 anys per Sutherland i Rall (1958), els qui van descriure el fenomen d'acumulació d'aquest nucleòtid en les cèl·lules hepàtiques com a resultat de l'administració d'epinefrina (adrenalina).
Estructura química de l'AMP cíclic (Font: Wesalius via Wikimedia Commons)
Des del seu descobriment, l'AMP cíclic ha estat associat en els mamífers amb l'acció de moltes hormones, amb la secreció endocrina i exocrina, amb l'alliberament de neurotransmissors a la sinapsi i les unions neuromusculars, entre moltes altres funcions.
La seva síntesi és catalitzada per tres famílies de proteïnes associades amb la membrana plasmàtica conegudes com adenilciclasas o adenilat ciclasas, capaços de produir el compost cíclic a partir d'ATP i alliberant pirofosfat a l'interior cel·lular.
La seva degradació, d'altra banda, és intervinguda per enzims de la família de les fosfodiesterases, que són proteïnes solubles que es troben majoritàriament en el citosol.
Aquests enzims, i per tant l'AMP cíclic, es troben en organismes summament diversos, tan simples com les algues unicel·lulars i molts altres microorganismes (bacteris i altres) i tan complexos com animals pluricel·lulars amb complicades rutes de senyalització.
Tot i que la seva presència en plantes és motiu de discussió, hi ha certes evidències que indiquen que algunes espècies vegetals posseeixen activitat adenilato ciclasa, encara que la seva funció no ha estat determinada satisfactòriament.
estructura
L'estructura química de l'AMP cíclic ha estat dilucidada per cristal·lografia de raigs X i per estudis de ressonància magnètica nuclear protònica.
Aquesta és una molècula cíclica estable a la calor ("heat-stable") i més estable a la hidròlisi alcalina que el seu contrapart no cíclica, l'AMP o adenosina monofosfat.
Com tots els nucleòtids fosfat, l'AMP cíclic té un grup fosfat unit a l'oxigen de l'carboni en posició 5 'd'una molècula de ribosa, que està unida al seu torn a una base nitrogenada d'anell heterocíclic per mitjà de l'carboni en la posició 1' i que correspon a una adenina.
El grup fosfat de l'sucre ribosa, a diferència dels nucleòtids fosfat no cíclics, està fusionat en trans a través d'un enllaç fosfodiéster amb els oxígens dels carbonis de les posicions 3 'i 5' de la ribosa (3 ', 5'- trans -fused phosphate).
Aquesta unió restringeix el moviment de l'anell furà que forma la ribosa i tanca el grup fosfat en una conformació de "cadira".
En comparació amb els nucleòtids no cíclics, l'AMP cíclic i altres nucleòtids relacionats són molècules més petites i de menor polaritat, el que és un factor important per a la seva diferenciació per part de les proteïnes que responen a aquests.
La conformació de l'enllaç glicosídic que es dóna entre la ribosa i l'anell d'adenina té certa llibertat de rotació. Aquest també és un paràmetre estructural important per a la seva distinció respecte d'altres nucleòtids (no només ho és la identitat de la base nitrogenada).
funcions
Com missatger secundari, l'AMP cíclic participa en l'activació de molts processos de senyalització (posteriors a la seva síntesi) o en l'activació de diferents enzims "aigües avall" a la cascada de senyalització per la qual es produeix.
Participa a la glicogenòlisi hepàtica i en l'alliberament d'insulina des del pàncrees, en l'alliberament de l'amilasa des de les glàndules salivals i en l'acció de l'estrogen en l'úter.
Té funcions universals en el control de l'expressió genètica i en la integració de múltiples funcions metabòliques. Moltes citocines fan servir tant calci com AMP cíclic per a l'execució de les seves funcions.
Entre les hormones que donen feina a l'AMP cíclic en els seus processos de senyalització (sigui per augment o disminució de la seva concentració intracel·lular) poden incloure a les catecolamines, el glucagó, la vasopressina, l'hormona paratiroïdal, les prostaglandines, la insulina, la melatonina i la adrenalina, entre d'altres.
Una altra de les seves tantes funcions és la d'inhibir el creixement, la diferenciació i proliferació de les cèl·lules T en els mamífers, probablement per activació o inducció d'un repressor de les citoquines reguladores d'aquests processos en tals cèl·lules.
L'AMP cíclic i les adenilat ciclasas que el produeixen està relacionat també amb la funció de molts receptors proteics acoblats a proteïnes G, que s'associen amb diversos mecanismes de senyalització i altres processos cel·lulars de gran importància.
En el metabolisme de la glucosa
En els mamífers, l'AMP cíclic té funcions en la regulació de la via glucolítica i gluconeogénica a través de la inhibició de l'activitat de l'enzim fosfofructoquinasa 2 (PFK-2), que catalitza la segona reacció de la glucòlisi.
El mecanisme implica la participació de l'hormona glucagó en l'activació de l'adenilat ciclasa hepàtica, que provoca un augment considerable en la concentració d'AMP cíclic.
Aquest AMP cíclic activa una proteïna quinasa dependent d'AMPc que fosforila i inhibeix l'activitat fosfofructoquinasa de la PFK-2, que és un enzim bifuncional amb activitat fructosa bifosfatasa.
Com passa el procés de senyalització que involucra l'AMP cíclic?
Un primer missatger (de naturalesa química variable) que arriba a una cèl·lula específica com estímul extern interactua amb un enzim adenilat ciclasa a la membrana plasmàtica, induint la producció d'AMP cíclic.
L'increment en la concentració d'AMP cíclic funciona en l'activació d'altres factors (generalment enzimàtics) que tenen funcions addicionals en la inhibició o activació de processos metabòlics o de transcripció de gens, entre d'altres.
A qui activa l'AMP cíclic?
Una de les funcions principals associades amb aquesta molècula reguladora és l'activació d'enzims fosforilasas o quinases, que catalitzen l'addició o remoció de grups fosforil a altres proteïnes i enzims.
Normalment, l'excitació d'una cèl·lula es veu acompanyada per un increment en la concentració d'AMP cíclic, concomitant amb un increment de l'transport de calci cap a la cèl·lula que té funcions en l'activació dels enzims adenilciclasas productores d'AMP cíclic.
Tant la síntesi com la transmissió de l'missatge i la degradació de l'AMP cíclic en les cèl·lules són processos finament regulats que participen en el manteniment de l'homeòstasi corporal.
referències
- Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-Hessling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Cyclic adenosine Monophosphate is a key component of regulatory T cell - mediated Suppression. The Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303-1310.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Principis de Bioquímica. Edicions Omega (5th ed.).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Cyclic nucleòtids, 65, 2423-2437.
- Rasmussen, H. (1970). Cell Communication, Calcium Ion, and Cyclic adenosine Monophosphate. Science, 170, 404-412.
- Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Cyclic adenosine Monophosphate, Ca ++, and Membranes. Biochemistry, 59, 1364-1370.