AMP SIKLIK: STRUKTUR DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2024

The siklik AMP atau adenosin 3', 5'-monofosfat adalah nukleotida siklik yang berfungsi sebagai utusan sekunder dan merupakan bagian dari elemen dasar dari kontrol intraseluler biokimia dan komunikasi di banyak organisme hidup.

Keberadaannya dibuktikan hampir 70 tahun yang lalu oleh Sutherland dan Rall (1958), yang menggambarkan fenomena penumpukan nukleotida ini dalam sel hati sebagai akibat pemberian epinefrin (adrenalin).

Struktur kimia AMP siklik (Sumber: Wesalius via Wikimedia Commons)

Sejak penemuannya, AMP siklik telah dikaitkan pada mamalia dengan aksi banyak hormon, dengan sekresi endokrin dan eksokrin, dengan pelepasan neurotransmiter di sinaps dan sambungan neuromuskuler, di antara banyak fungsi lainnya.

Sintesisnya dikatalisasi oleh tiga keluarga protein yang terkait dengan membran plasma yang dikenal sebagai adenyl cyclase atau adenylate cyclase, 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 terlarut yang ditemukan terutama di sitosol.

Enzim ini, dan oleh karena itu AMP siklik, ditemukan pada organisme yang sangat beragam, sesederhana alga uniseluler dan banyak mikroorganisme lain (bakteri dan lainnya) dan serumit hewan multisel dengan jalur pensinyalan yang rumit.

Meskipun keberadaannya pada tumbuhan masih menjadi bahan diskusi, terdapat bukti tertentu yang menunjukkan bahwa beberapa spesies tumbuhan memiliki aktivitas adenylate cyclase, meskipun fungsinya belum ditentukan secara memuaskan.

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 terhadap 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 terikat pada basa nitrogen cincin heterosiklik melalui karbon pada posisi 1' dan itu sesuai dengan adenin.

Gugus fosfat dari gula ribosa, tidak seperti nukleotida fosfat non-siklik, dilebur dalam trans melalui ikatan fosfodiester dengan oksigen dari karbon pada posisi ribosa 3 'dan 5' (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 lebih rendah, yang merupakan faktor penting untuk diferensiasi mereka oleh protein yang meresponsnya.

Konformasi ikatan glikosidik yang terjadi antara ribosa dan cincin adenin memiliki beberapa kebebasan rotasi. Ini juga merupakan parameter struktural penting untuk perbedaannya dari nukleotida lain (bukan 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.

Ia memiliki fungsi universal dalam mengontrol ekspresi gen dan dalam integrasi berbagai fungsi metabolisme. Banyak sitokin menggunakan kalsium dan AMP siklik untuk menjalankan fungsinya.

Di antara hormon yang menggunakan AMP siklik dalam proses pensinyalannya (baik dengan meningkatkan atau menurunkan konsentrasi intraselulernya) dapat termasuk katekolamin, glukagon, vasopresin, hormon paratiroid, prostaglandin, insulin, melatonin dan adrenalin, antara lain.

Fungsinya yang lain adalah untuk menghambat pertumbuhan, diferensiasi, dan proliferasi sel T pada mamalia, mungkin dengan aktivasi atau induksi penekan sitokin pengatur proses ini dalam sel tersebut.

AMP siklik dan siklis adenilat yang memproduksinya juga terkait dengan fungsi banyak reseptor protein yang digabungkan dengan protein G, yang terkait dengan berbagai mekanisme pensinyalan dan proses seluler penting lainnya.

Dalam metabolisme glukosa

Pada mamalia, AMP siklik berperan dalam mengatur jalur glikolitik dan glukoneogenik melalui penghambatan aktivitas enzim fosfofruktokinase 2 (PFK-2), yang mengkatalisis reaksi kedua glikolisis.

Mekanismenya melibatkan partisipasi hormon glukagon dalam aktivasi hepatic adenylate cyclase, 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 bifosfatase.

Bagaimana proses pensinyalan yang melibatkan AMP siklis terjadi?

Seorang utusan pertama (sifat kimiawi variabel) yang mencapai sel tertentu sebagai stimulus eksternal berinteraksi dengan enzim adenilat siklase dalam membran plasma, mendorong 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 diaktifkan AMP siklis?

Salah satu fungsi utama yang terkait dengan molekul pengatur ini adalah aktivasi enzim fosforilase atau kinase, yang mengkatalisis penambahan atau penghilangan gugus fosforil menjadi protein dan enzim lain.

Biasanya, eksitasi sel disertai dengan peningkatan konsentrasi AMP siklik, bersamaan dengan peningkatan transpor kalsium ke dalam sel yang berfungsi dalam aktivasi enzim siklik AMP yang menghasilkan adenil siklase.

Baik sintesis dan transmisi pesan dan degradasi AMP siklik dalam sel adalah proses yang diatur secara halus yang berpartisipasi dalam pemeliharaan homeostasis tubuh.

Referensi

1. Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E.,… Schmitt, E. (2007). Adenosin monofosfat siklik adalah komponen kunci dari penindasan yang dimediasi sel T regulator. The Journal of Experimental Medicine, 204 (6), 1303–1310.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
3. Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Nukleotida siklik, 65, 2423–2437.
4. Rasmussen, H. (1970). Komunikasi Sel, Kalsium Ion, dan Siklik Adenosin Monofosfat. Sains, 170, 404-412.
5. Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. (1968). Cyclic Adenosine Monophosphate, Ca ++, dan Membranes. Biokimia, 59, 1364-1370.