サイクリックAMPまたはアデノシン3」、5'-一リン酸は、二次メッセンジャーとして機能し、多くの生きた生物における生化学的細胞内制御および通信の基本的な要素の一部であること環状ヌクレオチドです。
その存在は、約70年前に、エピネフリン（アドレナリン）の投与の結果として肝臓細胞にこのヌクレオチドが蓄積する現象を説明したSutherland and Rall（1958）によって実証されました。
サイクリックAMPの化学構造（出典：ウェサリウス、ウィキメディア・コモンズ経由）
発見以来、サイクリックAMPは哺乳類の多くのホルモンの作用、内分泌および外分泌の分泌、シナプスおよび神経筋接合部での神経伝達物質の放出など、さまざまな機能に関連しています。
その合成は、アデニルシクラーゼまたはアデニル酸シクラーゼとして知られる原形質膜に関連するタンパク質の3つのファミリーによって触媒され、ATPから環状化合物を生成し、細胞にピロリン酸を放出することができます。
一方、その分解は、主にサイトゾルに見られる可溶性タンパク質であるホスホジエステラーゼファミリーの酵素によって媒介されます。
これらの酵素、したがってサイクリックAMPは、単細胞藻や他の多くの微生物（バクテリアなど）のように単純で、複雑なシグナル伝達経路を持つ多細胞動物のように複雑な、非常に多様な生物に見られます。
植物におけるその存在は議論の問題ですが、その機能は十分に決定されていませんが、いくつかの植物種がアデニル酸シクラーゼ活性を持っていることを示す特定の証拠があります。
構造
サイクリックAMPの化学構造は、X線結晶学および陽子核磁気共鳴研究によって解明されています。
これは、熱に対して安定（「熱安定」）で、非環状の対応物であるAMPまたはアデノシン一リン酸よりもアルカリ加水分解に対してより安定な環状分子です。
すべてのリン酸ヌクレオチドと同様に、サイクリックAMPには、リボース分子の5 '位置の炭素酸素に結合したリン酸基があり、これが1'位置の炭素を介して複素環式窒素塩基に結合しています。そしてそれはアデニンに対応します。
リボース糖のリン酸基は、非環状リン酸ヌクレオチドとは異なり、リボースの3 'および5'位置の炭素の酸素とホスホジエステル結合を介してトランスで融合しています（3 '、5'-トランス融合リン酸）。
この結合により、リボースを形成するフラン環の動きが制限され、リン酸基が「椅子」コンフォメーションに閉じ込められます。
非環状ヌクレオチドと比較して、環状AMPおよびその他の関連ヌクレオチドは、極性の低い小さな分子であり、これは、それらに応答するタンパク質によるそれらの分化の重要な要素です。
リボースとアデニン環の間に発生するグリコシド結合の構造は、回転の自由度があります。これは、他のヌクレオチドと区別するための重要な構造パラメーターでもあります（窒素含有塩基の同一性だけではありません）。
特徴
二次メッセンジャーとして、サイクリックAMPは多くのシグナル伝達プロセス（その合成後）の活性化、またはそれが生成されるシグナル伝達カスケードの「下流」のさまざまな酵素の活性化に参加します。
それは、肝臓のグリコーゲン分解、膵臓からのインスリンの放出、唾液腺からのアミラーゼの放出、および子宮内のエストロゲンの作用に関与しています。
それは遺伝子発現の制御と複数の代謝機能の統合において普遍的な機能を持っています。多くのサイトカインは、カルシウムとサイクリックAMPの両方を使用して機能を発揮します。
シグナル伝達プロセスでサイクリックAMPを使用するホルモン（細胞内濃度の増加または減少による）には、カテコールアミン、グルカゴン、バソプレシン、副甲状腺ホルモン、プロスタグランジン、インスリン、メラトニンおよび特にアドレナリン。
その多くの機能のもう1つは、哺乳類のT細胞の成長、分化、増殖を阻害することです。おそらく、そのような細胞におけるこれらのプロセスの調節性サイトカインのリプレッサーの活性化または誘導によります。
サイクリックAMPとそれを生成するアデニル酸シクラーゼは、さまざまなシグナル伝達メカニズムや他の重要な細胞プロセスに関連する多くのGタンパク質共役タンパク質受容体の機能にも関連しています。
グルコース代謝
哺乳動物では、サイクリックAMPは、解糖の2番目の反応を触媒する酵素であるホスホフルクトキナーゼ2（PFK-2）の活性を阻害することにより、解糖経路および糖新生経路を調節する役割を果たします。
このメカニズムには、肝臓のアデニル酸シクラーゼの活性化におけるホルモングルカゴンの関与が含まれ、サイクリックAMP濃度の大幅な増加を引き起こします。
このサイクリックAMPは、リン酸化し、フルクトースビスホスファターゼ活性を持つ二機能性酵素であるPFK-2のホスホフルクトキナーゼ活性を阻害するcAMP依存性プロテインキナーゼを活性化します。
サイクリックAMPを含むシグナリングプロセスはどのように発生しますか？
外部刺激として特定の細胞に到達する（可変化学的性質の）最初のメッセンジャーは、原形質膜のアデニル酸シクラーゼ酵素と相互作用し、サイクリックAMPの生成を誘導します。
サイクリックAMPの濃度の増加は、とりわけ代謝プロセスまたは遺伝子転写の阻害または活性化に追加の機能を持つ他の因子（一般に酵素的）の活性化に役立ちます。
サイクリックAMPは誰をアクティブにしますか？
この調節分子に関連する主な機能の1つは、他のタンパク質や酵素へのホスホリル基の付加または除去を触媒するホスホリラーゼまたはキナーゼ酵素の活性化です。
通常、細胞の興奮は、サイクリックAMP生成アデニルシクラーゼ酵素の活性化に機能を有する細胞へのカルシウムの輸送の増加と同時に、サイクリックAMPの濃度の増加を伴います。
メッセージの合成と送信、および細胞内のサイクリックAMPの分解は、体の恒常性の維持に関与する細かく制御されたプロセスです。
参考文献
- Bopp、T.、Becker、C.、Klein、M.、Klein-heßling、S.、Palmetshofer、A.、Serfl、E.、…Schmitt、E.（2007）。環状アデノシン一リン酸は、制御性T細胞媒介抑制の重要な要素です。Journal of Experimental Medicine、204（6）、1303〜1310。
- Nelson、DL、&Cox、MM（2009）。レーニンガー生化学の原則。オメガエディション（第5版）。
- ニュートン、RP、およびスミス、CJ（2004）。環状ヌクレオチド、65、2423〜2437。
- Rasmussen、H.（1970）。細胞コミュニケーション、カルシウムイオン、および環状アデノシン一リン酸。科学、170、404-412。
- Rasmussen、H.&Tenenhouse、A.（1968）。環状アデノシン一リン酸、Ca ++、および膜。生化学、59、1364-1370。