普通生物學筆記(3)

2021-02-23 化學與生物的碰撞

    腺苷酸環化酶（AC）本質上是一種信號放大器。它在信號級聯的中心起作用，將激素的結合轉化為細胞反應。當腎上腺素或胰高血糖素等激素與G蛋白偶聯受體結合時，它們會激活G蛋白，進而激活腺苷酸環化酶。活化的腺苷酸環化酶進行催化反應，從三磷酸腺苷中切除兩個磷酸，並與剩餘的磷酸形成額外的鍵，稱為cAMP。因此其作用機制可以理解為腺苷酸環化酶（AC）通過產生第二信使，來放大G蛋白偶聯受體的信號。使用冷凍電鏡技術，可以獲得腺苷酸環化酶的結構。

    產生的環腺苷酸（cAMP）在細胞中快速傳播，能夠調節多種蛋白質的功能。在這個角色中，cAMP通常被稱為「第二信使」，能夠傳遞激素的原始信息。使用第二信使而不是原分子的好處是，信號在這個過程中被放大的根本原因是腺苷酸環化酶被激活時可以產生許多cAMP分子。

    cAMP的信號傳遞在我們的身體中起著至關重要的作用，例如平衡糖的分解或形成以獲得能量、控制細胞生長、發育、學習和記憶的不同過程。為了調節這些過程，我們的細胞分化出十種不同的腺苷酸環化酶亞型。其中九個亞型都有相似的形式——有一個跨膜部分和一個位於膜細胞質側的催化域，它與G蛋白結合，下圖是正在起作用的複合物示意圖：

    鑑於膜蛋白很難結晶，許多早期腺苷酸環化酶的結構僅用催化結構域來確定。下圖這個結構(PDB ID 1cjk)顯示了激活的G蛋白中兩個起作用的活性「口袋」。催化域由兩個相似的部分組成，一個口袋與三磷酸腺苷結合併進行環化反應，另一個口袋則主要起調節作用。

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