アデニル酸シクラーゼ又はアデニリルシクラーゼは ATP、サイクリックAMP、重要な生理学的機能を有するサイクリックAMP依存性の様々なタンパク質を活性化する重要なシグナル伝達分子中の高エネルギーの分子の変換に関与する酵素です。
その活性は、ホルモン、神経伝達物質、その他の異なる性質の調節分子（2価のカルシウムイオンやGタンパク質など）の協調作用など、さまざまな要因によって制御されます。
アデニル酸シクラーゼ図（出典：Wikimedia Commons経由のen.wikipediaのユーザーBensaccount）
この酵素の主な重要性は、それが触媒する反応生成物であるサイクリックAMPの重要性にあります。これは、代謝と発達に関連する多くの細胞現象の制御や、さまざまな外部刺激への応答に関与するためです。
自然界では、単細胞生物（比較的単純）と大きくて複雑な多細胞動物の両方が、二次メッセンジャーとして環状AMPを使用しているため、それを生成する酵素を使用しています。
系統学的研究は、これらの酵素が真正細菌と真核生物の分離前の共通の祖先に由来することを確立し、サイクリックAMPがおそらくATP生産に関連する異なる機能を持っていることを示唆しています。
アデニル酸シクラーゼによって触媒される反応は容易に可逆的であり、ATP合成の平衡定数（K eq≈2.1±0.2 10 -9 M 2）で確認できるため、このような記述を受け入れることは可能です。
特徴と構造
ほとんどの真核生物のアデニル酸シクラーゼ酵素は原形質膜に関連していますが、細菌や哺乳類の精子細胞では、細胞質ゾルの可溶性タンパク質として見られます。
酵母や一部の細菌では、それらは末梢膜タンパク質ですが、特定のアメーバ種では、単一の膜貫通セグメントを持つ分子です。
構造的特徴
それらは、（1,000以上のアミノ酸残基の）大きなポリペプチド鎖で構成されるタンパク質であり、αヘリックス構造の6つの膜貫通ドメインで構成される2つの領域を介して12回原形質膜を通過します。
各膜貫通領域は、触媒作用に関与する大きな細胞質ドメインによって分離されています。
真核生物の間では、これらの酵素のアミノ末端領域のフラグメントにいくつかの保存されたモチーフがあり、疎水性セクションで区切られた約40 kDaの細胞質ドメインがあります。
触媒サイト
これらの酵素が触媒する反応、つまり、3位のOH基から5位のヌクレオシド三リン酸のリン酸基への求核攻撃によるジエステル結合の形成は、ドメインと呼ばれる一般的な構造モチーフに依存します。手のひら」。
この「手のひら」ドメインは、「βαβααβ」モチーフ（「β」はβ折りたたみシートを意味し、「α」はらせんを意味する）で構成され、2つの原因となる金属イオンを調整する2つの不変アスパラギン酸残基があります。二価のマグネシウムまたは亜鉛イオンであり得る触媒作用。
これらの酵素の四次構造に関連する多くの研究により、その触媒ユニットは、タンパク質の形成中に小胞体に加わる膜貫通セグメントに依存して形成される二量体として存在することが明らかになりました。
ロケーション
Gタンパク質などの多くの内在性膜タンパク質と同様に、ホスファチジルイノシトールアンカーを備えたもの、および他の多くのアデニルシクラーゼは、「脂質ラフト」（英語の「脂質ラフト」）。
これらの膜ドメインは、直径が数百ナノメートルまで可能であり、主にコレステロールとスフィンゴ脂質から構成され、主に飽和脂肪酸鎖が長くなっているため、流動性が低下し、さまざまな膜貫通セグメントを収容できます。タンパク質。
アデニル酸シクラーゼは、「カベオラ」（英語の「カベオラ」から）として知られる脂質ラフトのサブ領域に関連付けられていることがわかりました。
タイプ
自然界では、明確に定義されたアデニル酸シクラーゼの3つのクラスと、現在議論の対象となっている2つがあります。
-クラスI：大腸菌などの多くのグラム陰性菌に存在し、反応のサイクリックAMP生成物は、異化オペロンの調節に関与する転写因子のリガンドとして機能します。
-クラスII：BacillusやBordetellaなどの細菌属のいくつかの病原体で見つかり、細胞外毒素として機能します。それらは宿主のカルモジュリンによって活性化されるタンパク質です（細菌には存在しません）。
-クラスIII：「ユニバーサル」クラスとして知られており、類似の機能を実行するグアニル酸シクラーゼと系統的に関連しています。それらは、原核生物と真核生物の両方で見られ、異なる経路で制御されています。
哺乳類のアデニル酸シクラーゼ
哺乳類では、これらの酵素の少なくとも9つのタイプがクローン化され、説明されており、9つの独立した遺伝子によってコードされ、アデニルシクラーゼクラスIIIに属しています。
それらは、複雑な構造と膜トポロジー、およびそれらに特徴的な複製された触媒ドメインを共有しています。
哺乳動物の場合、アイソフォームを指すのに使用される命名法は、文字AC（アデニル酸シクラーゼの場合）と1〜9の番号（AC1-AC9）に対応します。AC8酵素の2つのバリアントも報告されています。
これらの動物に存在するアイソフォームは、それらの触媒部位の一次構造の配列および三次元構造に関して相同である。各「タイプ」内にこれらの酵素の1つを含めることは、主に各アイソフォームで機能する調節メカニズムに関連しています。
彼らはしばしば組織固有の発現パターンを持っています。すべてのアイソフォームは脳で見られますが、中枢神経系の特定の領域に限定されているものもあります。
特徴
アデニル酸シクラーゼファミリーに属する酵素の主な機能は、ATPをサイクリックAMPに変換することであり、これにより分子内3'-5 'ジエステル結合の形成を触媒します（DNAポリメラーゼが触媒する反応と同様の反応）。ピロリン酸分子の放出を伴う。
哺乳類では、達成可能なさまざまなバリアントは、細胞増殖、エタノール依存、シナプス可塑性、薬物依存、概日リズム、嗅覚刺激、学習、記憶に関連しています。
一部の著者は、アデニル酸シクラーゼがトランスポーター分子として、またはチャネルタンパク質とイオントランスポーターとして同じ機能を追加する可能性があることを示唆しています。
ただし、これらの仮説は、特定のイオン輸送チャネルといくつかの相同性または構造的類似性（配列ではない）を共有するこれらの酵素の膜貫通セグメントの配置またはトポロジーに基づいてのみテストされています。
反応の生成物であるサイクリックAMPとPPi（ピロリン酸塩）はどちらも細胞レベルで機能します。しかし、それらの重要性はそれらがいる生物に依存します。
規制
アデニルシクラーゼ間の優れた構造の多様性は、複数の形態の調節に対する大きな感受性を示し、それにより、それらが多種多様な細胞シグナル伝達経路に統合できるようになります。
これらの酵素のいくつかの触媒活性はアルファケト酸に依存しますが、他のものは、例えばカルシウムや他の一般的な可溶性因子に依存する（刺激または阻害による）調節サブユニットが関与するはるかに複雑な調節メカニズムを持っています。他のタンパク質の。
多くのアデニル酸シクラーゼは、いくつかのGタンパク質のサブユニットによってダウンレギュレートされ（その機能を阻害する）、他の活性化効果は他のものよりも高くなります。
参考文献
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