Niedawno opublikowane wyniki badań wskazują, że nokaut (KO) ekspresji genu rozpuszczalnej cyklazy adenylo cyklazy adenylowej (sAC, znany również jako AC-10) u myszy prowadzi do wadliwej glukoregulacji, która charakteryzuje się zmniejszonym wydzielaniem insuliny przez trzustkę i zmniejszoną dootrzewnową tolerancją glukozy. Podsumowano tutaj aktualne koncepcje dotyczące molekularnych podstaw tego fenotypu, ze szczególnym uwzględnieniem na potencjalną rolę sAC jako czynnika determinującego wydzielanie insuliny stymulowane glukozą. wydzielania insuliny. Podkreślono nowe dowody na to, że w komórkach beta trzustki oksydacyjny metabolizm glukozy metabolizm glukozy stymuluje mitochondrialną produkcję CO₂, która z kolei generuje jon wodorowęglanowy (HCO(3)(-)). Ponieważ HCO(3)(-) wiąże się i bezpośrednio stymuluje aktywność sAC, proponujemy, aby stymulowana glukozą produkcja cAMP w komórkach beta jest pośredniczona nie tylko przez przezbłonowe cyklazy adenylowe (TMAC), ale także przez sAC. ale również przez sAC. Na podstawie dowodów, że sAC ulega ekspresji w mitochondriach, istnieje możliwość, że istnieje możliwość, że metabolizm glukozy w komórkach beta jest powiązany z mitochondrialną produkcją cAMP, co w konsekwencji ułatwia fosforylację oksydacyjną. fosforylacji oksydacyjnej. Ponieważ sAC ulega również ekspresji w cytoplazmie, katalizowana przez sAC produkcja cAMP może aktywować czujniki cAMP. cAMP może aktywować czujniki cAMP, takie jak PKA i Epac2, w celu kontrolowania funkcji kanałów jonowych, wewnątrzkomórkowego funkcję kanałów jonowych, wewnątrzkomórkową obsługę Ca²⁺ i egzocytozę zależną od Ca²⁺. W związku z tym proponujemy, aby istnienie sAC w komórkach beta stanowiło nowe i nieoczekiwane wyjaśnienie nieoczekiwane wyjaśnienie dla wcześniej opisanych działań metabolizmu glukozy w celu stymulacji produkcji cAMP. Wydaje się możliwe, że zmiany aktywności sAC mogą mieć znaczenie przy ocenie nowych strategii leczenia cukrzycy typu 2 (T2DM) lub przy ocenie, dlaczego metabolizm glukozy nie stymuluje wydzielania insuliny u pacjentów z rozpoznaniem wydzielania insuliny u pacjentów ze zdiagnozowaną T2DM. Niniejszy artykuł jest częścią Wydanie specjalne zatytułowane: Rola rozpuszczalnej cyklazy adenylowej w zdrowiu i chorobie. i chorobie. --- Cyklaza adenylowa (AC) jest kluczowym enzymem, który syntetyzuje cykliczny AMP (cAMP) przy na początku szlaku sygnałowego w celu aktywacji ruchliwości plemników. Tutaj wykazaliśmy, że zarówno transbłonowa AC (tmAC), jak i rozpuszczalna AC (sAC) są wyraźnie zaangażowane w regulacja ruchliwości plemników u ascidian Ciona intestinalis. Inhibitor tmAC blokował zarówno syntezę cAMP, jak i aktywację ruchliwości plemników indukowaną przez czynnik aktywujący i przyciągający plemniki (SAAF), jak i te indukowane przez teofilinę. jak również te indukowane przez teofilinę, inhibitor fosfodiesterazy. To również znacząco hamował zależną od cAMP fosforylację zestawu białek przy aktywacji ruchliwości. Z drugiej strony, inhibitor sAC nie wpływa na indukowany przez SAAF przejściowy wzrost cAMP, aktywację ruchliwości lub fosforylację białka fosforylacji białek, ale zmniejszał prędkość pływania do połowy w plemników indukowanych teofiliną. Inhibitor sAC KH-7 indukował kołową trajektorię pływania o mniejszej średnicy i znacząco hamował chemotaksję plemników do SAAF. plemników do SAAF. Wyniki te sugerują, że tmAC jest zaangażowany w podstawowy mechanizm mechanizm aktywacji ruchliwości poprzez fosforylację białek zależną od cAMP fosforylację białek zależną od cAMP, podczas gdy sAC odgrywa odrębną rolę w zwiększaniu częstotliwości uderzeń oraz w chemotaktycznym ruchu plemników zależnym od Ca2+. --- TŁO I CEL: Powszechnie wiadomo, że H2 O2 reguluje wewnątrzkomórkową sygnalizację sygnalizację wewnątrzkomórkową. W nabłonkach dróg oddechowych H2 O2 stymuluje wydzielanie anionów głównie poprzez aktywację autokrynnego szlaku sygnałowego PGE2 poprzez receptory EP4 i EP1 w celu w celu zainicjowania wydzielania Cl(-) za pośrednictwem CFTR (cytic fibrosis transmembrane regulator). W niniejszym badaniu zbadano sygnalizację za receptorami aktywowanymi przez H2 O2 . PODEJŚCIE EKSPERYMENTALNE: Wydzielanie anionów przez zróżnicowane komórki nabłonka oskrzeli oskrzeli mierzono w komorach Ussinga podczas stymulacji H2 O2 , agonistą receptora EP4 lub agonistą receptora β2-adrenergicznego w obecności i przy braku inhibitorów AC i dalszych efektorów. Wewnątrzkomórkowe zmiany wapnia ([Ca(2+) ]I ) śledzono za pomocą mikroskopii przy użyciu komórek obciążonych fura-2 i aktywacji PKA a następnie mikroskopię FRET. KLUCZOWE WYNIKI: Przezbłonowa cyklaza adenylowa (tmAC) i rozpuszczalna AC (sAC) były niezbędne do aktywacji CFTR za pośrednictwem receptora H2 O2 i EP4 w nabłonku oskrzeli. nabłonka oskrzeli. Agonista receptora H2 O2 i EP4 stymulował tmAC do zwiększenia wymiany białko aktywowane przez cAMP (Epac), które napędza aktywację PLC w celu podniesienia [Ca(2+) ]i poprzez uwalnianie magazynu Ca(2+) (a nie wejście). Zwiększone [Ca(2+) ]i doprowadziło do aktywacji sAC i dalszego wzrostu aktywności CFTR. Stymulacja sAC nie nie zależała od zmian w [HCO3 (-) ]. Aktywowane przez Ca(2+) apikalne kanały KCa 1.1 i aktywowane przez cAMP kanały podstawno-boczne KV 7.1 przyczyniały się do stymulowanych przez H2 O2 prądów anionowych. prądy anionowe. Podobny szlak za pośrednictwem Epac zaobserwowano po β2 -adrenoceptora lub stymulacji forskoliną. WNIOSKI I IMPLIKACJE: H2 O2 zainicjował złożoną kaskadę sygnalizacyjną, która wykorzystał bezpośrednią stymulację tmAC przez Gαs, a następnie za pośrednictwem Epac Ca (2+) w celu aktywacji sAC. Sygnał Ca(2+), w którym pośredniczył Epac, stanowił pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, która wzmacniała wydzielanie anionów CFTR po stymulacji tmAC przez różne bodźce. --- Rozpuszczalna cyklaza adenylowa (sAC) jest niedawno rozpoznanym źródłem cząsteczki sygnalizacyjnej cyklicznego AMP (cAMP). cząsteczki cyklicznego AMP (cAMP), która jest genetycznie i biochemicznie różna od klasycznych regulowanych przez białko G przezbłonowych cyklaz adenylowych (tmAC). SAC ssaków jest rozprowadzana w cytoplazmie i może być obecna w jądrze i wewnątrz mitoplazmy. Aktywność sAC jest bezpośrednio stymulowana przez HCO3(-) i HCO3(-). HCO3(-) i potwierdzono, że sAC jest czujnikiem HCO3(-) w różnych typach komórek ssaków. typach komórek ssaków. Ponadto, sAC może funkcjonalnie łączyć się z anhydrazami węglanowymi anhydrazami węglanowymi, działając de facto jako czujnik pH i CO2. Dwie domeny katalityczne sAC są związane z regulowanymi przez HCO3(-) cyklazami adenylanowymi z cyjanobakterii, sugerując, że szlak cAMP jest ewolucyjnie konserwowanym mechanizmem wykrywania CO2 i/lub warunków kwasowo-zasadowych. Doniesienia o sAC u zwierząt wodnych są nadal ograniczone, ale szybko się gromadzą. W skrzelach rekinów sAC wykrywa zasadowicę krwi alkalozę krwi i uruchamia kompensacyjną absorpcję H(+). W jelicie ryb kostnych ryb kostnych, sAC moduluje wchłanianie NaCl i wody. W plemnikach jeżowców sAC może uczestniczyć w inicjacji ruchu wici i w reakcji akrosomu. reakcji akrosomu. Wyniki bioinformatyki i RT-PCR ujawniają, że ortologi sAC są są obecne w większości rodzajów zwierząt. Niniejszy przegląd podsumowuje aktualną wiedzę na temat fizjologicznych ról sAC u zwierząt wodnych i sugeruje dodatkowe funkcje, w które sAC może być zaangażowana. --- Regeneracja aksonów w dojrzałym ośrodkowym układzie nerwowym jest ograniczona przez zewnętrzne sygnały hamujące sygnały hamujące i postnatalny spadek wewnętrznego wzrostu neuronów neuronów. Neuronalne poziomy drugiego przekaźnika cAMP są ważne w regulując zarówno wewnętrzną zdolność wzrostu, jak i odpowiedzi neuronów na czynniki zewnętrzne. czynniki zewnętrzne. Podejścia, które zwiększają wewnątrzkomórkowy cAMP w neuronach, poprawiają wzrost neurytów i ułatwiają regenerację. wzrost neurytów i ułatwiają regenerację po urazie. W związku z tym, zrozumienie czynników wpływających na cAMP w neuronach ma potencjalne znaczenie terapeutyczne. Ostatnio rozpuszczalna cyklaza adenylowa (sAC, ADCY10), wszechobecna, niebłonowa cyklaza adenylowa, odgrywa kluczową rolę w przeżyciu neuronów i wzroście aksonów. sAC jest aktywowana przez wodorowęglan i kationy i może przekładać sygnały fizjologiczne tłumaczyć sygnały fizjologiczne z metabolizmu i aktywności elektrycznej na neuronu na decyzję o przeżyciu lub regeneracji. Tutaj dokonujemy krytycznego przeglądu literaturę dotyczącą sygnalizacji sAC i cAMP w neuronach w celu dalszego wyjaśnienia potencjalną rolę sygnalizacji sAC we wzroście i regeneracji neurytów. Ten artykuł jest częścią wydania specjalnego zatytułowanego: Rola rozpuszczalnej cyklazy adenylowej w zdrowiu i chorobie. w zdrowiu i chorobie. --- Cykliczny 3',5'-monofosforan adenozyny (cAMP), pierwszy opisany drugi przekaźnik, odgrywa kluczową rolę w sygnalizacji komórkowej w wielu różnych komórkach. odgrywa centralną rolę w sygnalizacji komórkowej w wielu różnych typach komórek. typach komórek. W ciągu ostatnich dziesięcioleci szeroka literatura dotyczyła różnych cAMP w fizjologii komórek, głównie w odpowiedzi na neuroprzekaźniki i hormony. cAMP jest syntetyzowany przez wiele różnych cyklaz adenylowych, które można ogólnie pogrupować na dwa typy: cyklazy adenylowe i cyklazy adenylowe. można ogólnie podzielić na dwa typy: przezbłonowe cyklazy adenylowe i rozpuszczalne cyklazy adenylowe. cyklazy adenylowe. W szczególności, kilka aspektów fizjologii plemników jest regulowane przez cAMP wytwarzany przez pojedynczą nietypową cyklazę adenylową (Adcy10, aka sAC, SACY). Sygnaturą, która identyfikuje sAC wśród innych AC, jest ich bezpośrednia stymulacja przez wodorowęglan. Zasadniczy charakter cAMP w funkcjonowaniu plemników został został wykazany przy użyciu metod wzmocnienia funkcji, jak również utraty funkcji. Niniejszy przegląd ujednolica aktualny stan wiedzy na temat roli cAMP i tych enzymów zaangażowanych w szlaki sygnałowe cAMP wymagane do nabycia zdolności zapładniającej plemników ssaków. Ten artykuł jest częścią wydania specjalnego zatytułowanego: Rola rozpuszczalnej cyklazy adenylowej w zdrowiu i chorobie. --- Czynnik stymulujący ruchliwość do przodu (FMSF), glikoproteina wyizolowana z surowicy bawoła surowicy, wiąże się z powierzchnią dojrzałych plemników, aby promować ich progresywną ruchliwość. W tym artykule opisano sposób transdukcji sygnału tego zewnątrzkomórkowego czynnika tego zewnątrzkomórkowego czynnika w plemnikach kozy. Mechanizm został zbadany przez testując wewnątrzkomórkowy poziom drugiego przekaźnika i ruchliwość do przodu w obecności różnych modulatorów farmakologicznych. Zależna od Mg++ forma reagująca na forskolinę forma przezbłonowej cyklazy adenylowej (tmAC) plemników kozich była badana pod kątem udziału w działaniu FMSF. jego udział w działaniu FMSF. Dideoksyadenozyna, selektywny inhibitor tmAC, została wykorzystana do zidentyfikowania roli tego enzymu w schemacie sygnalizacji sygnalizacji FMSF. Zaangażowanie podjednostki α białka G w tym zakresie zostało został zbadany przy użyciu GTPγS. Udział kinazy białkowej A (PKA) i kinazy tyrozynowej i kinazy tyrozynowej sprawdzono przy użyciu odpowiednio IP20 i genisteiny. FMSF promuje aktywność tmAC w sposób zależny od dawki poprzez aktywację receptora / białka do zwiększenie wewnątrzkomórkowego cAMP i ruchliwości do przodu. Efekty zwiększające ruchliwość tej glikoproteiny są prawie utracone w obecności dideoksyadenozyny. Jednak FMSF wykazywał znaczną aktywność promującą ruchliwość, gdy ruch plemników został zahamowany za pomocą KH7, specyficznego inhibitora rozpuszczalnej cyklazy adenylowej wskazując, że tmAC jest głównym celem działania FMSF. Zaangażowanie cAMP w w mediowaniu działania FMSF został potwierdzony przez zastosowanie dibutyrylowego cAMP. Zaobserwowane efekty regulacyjne ruchliwości z IP20 i genisteiną wskazują na udział PKA i kinazy tyrozynowej w aktywności FMSF; wzmocniona fosforylacja białka zawierającego tyrozynę ≈50 kDa została wykryta w tym zakresie. w związku z tym. FMSF inicjuje nową kaskadę sygnalizacyjną stymulującą aktywność tmAC, która zwiększa wewnątrzkomórkowy cAMP, który poprzez dalsze przesłuchanie fosfokinazy prowadzi do zwiększonej ruchliwości do przodu w dojrzałych plemnikach. Zatem, ten artykuł po raz pierwszy opisuje konwencjonalną, głęboką, zależną od tmAC aktywację progresywnej ruchliwości przez fizjologiczny czynnik pozakomórkowy w ssaków.
Czy cyklazy adenylowe są zawsze białkami transmembranowymi?
Cyklazy adenylowe występują zarówno jako białka transbłonowe, jak i rozpuszczalne.