مضخم دوري: الهيكل والوظائف - مادة الاحياء - 2025

إن AMP الدوري أو الأدينوزين 3 '، 5' أحادي الفوسفات هو نيوكليوتيد دوري يعمل كمرسل ثانوي وهو جزء من العناصر الأساسية للتحكم والتواصل الكيميائي الحيوي داخل الخلايا في العديد من الكائنات الحية.

تم إثبات وجوده منذ ما يقرب من 70 عامًا من قبل Sutherland and Rall (1958) ، اللذان وصفا ظاهرة تراكم هذا النيوكليوتيد في خلايا الكبد نتيجة إعطاء الأدرينالين (الأدرينالين).

التركيب الكيميائي لـ AMP الدوري (المصدر: Wesalius عبر ويكيميديا ​​كومنز)

منذ اكتشافه ، ارتبط AMP الدوري في الثدييات بعمل العديد من الهرمونات ، مع إفراز الغدد الصماء والغدد الصماء ، مع إطلاق النواقل العصبية عند الوصلات العصبية والعضلية العصبية ، من بين العديد من الوظائف الأخرى.

يتم تحفيز تركيبه بواسطة ثلاث عائلات من البروتينات المرتبطة بغشاء البلازما المعروف باسم adenyl cyclase أو adenylate cyclase ، وهو قادر على إنتاج المركب الدوري من ATP وإطلاق البيروفوسفات في الخلية.

من ناحية أخرى ، يتم تحللها بواسطة إنزيمات من عائلة الفوسفوديستيراز ، وهي بروتينات قابلة للذوبان توجد بشكل رئيسي في العصارة الخلوية.

توجد هذه الإنزيمات ، وبالتالي AMP الدوري ، في كائنات متنوعة للغاية ، مثل الطحالب أحادية الخلية والعديد من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى (البكتيريا وغيرها) ومعقدة مثل الحيوانات متعددة الخلايا ذات مسارات إشارات معقدة.

على الرغم من أن وجودها في النباتات هو مسألة نقاش ، إلا أن هناك أدلة معينة تشير إلى أن بعض الأنواع النباتية تمتلك نشاط إنزيم الأدينيلات ، على الرغم من أن وظيفتها لم يتم تحديدها بشكل مرض.

بناء

تم توضيح التركيب الكيميائي لـ AMP الدوري عن طريق تصوير البلورات بالأشعة السينية ودراسات الرنين المغناطيسي النووي البروتوني.

هذا جزيء دوري مستقر للحرارة ("مستقر للحرارة") وأكثر استقرارًا للتحلل المائي القلوي من نظيره غير الدوري ، AMP أو أحادي فوسفات الأدينوزين.

مثل كل نيوكليوتيدات الفوسفات ، يحتوي AMP الدوري على مجموعة فوسفات متصلة بأكسجين الكربون في الموضع 5 بوصات من جزيء الريبوز ، والذي يرتبط بدوره بقاعدة نيتروجين حلقة غير متجانسة عبر الكربون في الموضع 1 ' وهذا يتوافق مع الأدينين.

يتم دمج مجموعة الفوسفات في سكر الريبوز ، على عكس نيوكليوتيدات الفوسفات غير الحلقية ، في ترانس من خلال رابطة فوسفوديستر مع أكسجين الكربون في المواضع 3 'و 5' من الريبوز (3 '، 5'- ترانس فوسفات).

يقيد هذا الربط حركة حلقة الفوران التي تشكل الريبوز وتحيط بمجموعة الفوسفات في شكل "كرسي".

بالمقارنة مع النيوكليوتيدات غير الحلقية ، فإن AMP الحلقية والنيوكليوتيدات الأخرى ذات الصلة هي جزيئات أصغر ذات قطبية منخفضة ، وهو عامل مهم لتمايزها عن طريق البروتينات التي تستجيب لها.

إن تكوين الرابطة الجليكوسيدية التي تحدث بين حلقة الريبوز والأدينين تتمتع ببعض حرية الدوران. هذه أيضًا معلمة هيكلية مهمة لتمييزها عن النيوكليوتيدات الأخرى (ليس فقط هوية القاعدة النيتروجينية).

المميزات

بصفته رسولًا ثانويًا ، يشارك AMP الدوري في تنشيط العديد من عمليات الإشارات (بعد تركيبه) أو في تنشيط إنزيمات مختلفة "في اتجاه التيار" في سلسلة الإشارات التي يتم إنتاجها بواسطتها.

يشارك في تحلل الجليكوجين الكبدي وفي إفراز الأنسولين من البنكرياس ، وفي إفراز الأميليز من الغدد اللعابية ، وفي عمل الإستروجين في الرحم.

لها وظائف عالمية في التحكم في التعبير الجيني وفي تكامل وظائف التمثيل الغذائي المتعددة. تستخدم العديد من السيتوكينات كلاً من الكالسيوم و AMP الدوري لأداء وظائفها.

من بين الهرمونات التي تستخدم AMP الدوري في عمليات التأشير (إما عن طريق زيادة أو تقليل تركيزه داخل الخلايا) يمكن تضمين الكاتيكولامينات والجلوكاجون والفازوبريسين وهرمون الغدة الجار درقية والبروستاجلاندين والأنسولين والميلاتونين و الأدرينالين ، من بين أمور أخرى.

ومن وظائفه العديدة منع نمو الخلايا التائية وتمايزها وتكاثرها في الثدييات ، ربما عن طريق تنشيط أو تحريض مثبط للسيتوكينات المنظمة لهذه العمليات في هذه الخلايا.

ترتبط AMP الدوري و cyclases adenylate التي تنتجها أيضًا بوظيفة العديد من مستقبلات البروتين المقترن بالبروتين G ، والتي ترتبط بآليات تأشير مختلفة وعمليات خلوية مهمة أخرى.

في استقلاب الجلوكوز

في الثدييات ، يلعب AMP الدوري دورًا في تنظيم مسار تحلل السكر وتوليد السكر من خلال تثبيط نشاط إنزيم فسفوفركتوكيناز 2 (PFK-2) ، والذي يحفز التفاعل الثاني لتحلل السكر.

تتضمن الآلية مشاركة هرمون الجلوكاجون في تنشيط إنزيم الأدينيلات الكبدي ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تركيز AMP الدوري.

ينشط AMP الدوري هذا بروتين كيناز المعتمد على cAMP والذي يفسفوريلات ويثبط نشاط إنزيم الفسفوفركتوكيناز لـ PFK-2 ، وهو إنزيم ثنائي الوظيفة مع نشاط فركتوز بيسفوسفاتيز.

كيف تحدث عملية إرسال الإشارات التي تتضمن AMP الدوري؟

مرسال أول (ذو طبيعة كيميائية متغيرة) يصل إلى خلية معينة كمحفز خارجي يتفاعل مع إنزيم محلقة الأدينيلات في غشاء البلازما ، مما يؤدي إلى إنتاج AMP الدوري.

تعمل الزيادة في تركيز AMP الدوري على تنشيط العوامل الأخرى (الأنزيمية بشكل عام) التي لها وظائف إضافية في تثبيط أو تنشيط عمليات التمثيل الغذائي أو النسخ الجيني ، من بين أمور أخرى.

من الذي ينشط AMP الدوري؟

تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية المرتبطة بهذا الجزيء التنظيمي في تنشيط إنزيمات الفوسفوريلاز أو إنزيمات كيناز ، والتي تحفز إضافة أو إزالة مجموعات الفسفوريل إلى البروتينات والإنزيمات الأخرى.

عادة ، يكون إثارة الخلية مصحوبًا بزيادة في تركيز AMP الدوري ، بالتزامن مع زيادة في نقل الكالسيوم إلى الخلية التي لها وظائف في تنشيط إنزيمات الأدينيل الحلزونية المنتجة للـ AMP الدوري.

كل من تركيب ونقل الرسالة وتدهور AMP الدوري في الخلايا هي عمليات منظمة بدقة تشارك في الحفاظ على توازن الجسم.

المراجع

1. Bopp، T.، Becker، C.، Klein، M.، Klein-Heßling، S.، Palmetshofer، A.، Serfl، E.،… Schmitt، E. (2007). يعد الأدينوزين أحادي الفوسفات الدوري مكونًا رئيسيًا للقمع التنظيمي بوساطة الخلايا التائية. مجلة الطب التجريبي ، 204 (6) ، 1303-1310.
2. نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
3. نيوتن ، RP ، & سميث ، CJ (2004). النيوكليوتيدات الحلقية ، 65 ، 2423-2437.
4. راسموسن ، هـ. (1970). الاتصال الخلوي ، أيون الكالسيوم ، والأدينوزين أحادي الفوسفات الدوري. علم، 170، 404-412.
5. راسموسن ، هـ ، وتينينهاوس ، أ. (1968). أدينوسين أحادي الفوسفات الدوري ، Ca ++ ، والأغشية. الكيمياء الحيوية، 59، 1364-1370.