Adénylate cyclase

Définition

L'adénylate cyclase est l'enzyme qui synthétise l'adénosine monophosphate cyclique ou l'AMP cyclique à partir de l'adénosine triphosphate (ATP). L'AMP cyclique fonctionne comme un second messager pour relayer les signaux extracellulaires aux effecteurs intracellulaires, en particulier la protéine kinase A.

Cycle de l'adénylate cyclase :

Signalisation de l'AMPc dans le coeur. ST indique le terminal synaptique; Ni, noradrénaline; SL, sarcolemme; AC, adénylate cyclase; PKA, protéine kinase A; et SR, réticulum sarcoplasmique.

Explications

Une adénylate cyclase, ou adényl-cyclase, est une enzyme membranaire, une lyase qui catalyse la cyclisation de l'aMP en aMPc. Elle est activée par la protéine G, elle- même activée par la liaison récepteur-ligand. Elle fait partie de la cascade de signalisation de la protéine G qui transmet des signaux chimiques de l'extérieur de la cellule vers l'intérieur à travers la membrane cellulaire. Son opposée kinase est l'adénylate kinase.

Chez l'Homme, 10 gènes codent pour 10 isoenzymes différentes d'adényl-cyclase : ADCY1, ADCY2, ADCY3, ADCY4, ADCY5, ADCY6, ADCY7, ADCY8, ADCY9, ADCY10.

Fonction

L'adénylate cyclase participe donc à la transmission du message reçu par la cellule. Elle est aussi un élément important de l'amplification de la réponse cellulaire car une seule molécule de ligand active plusieurs enzymes qui, chacune, catalyseront la formation de nombreuses molécules d'AMPc.

L'adényl-cyclase catalyse la conversion de l'ATP en AMPc et pyrophosphate. L'AMPc est une molécule importante dans la transduction du signal dans les cellules eucaryotes.

⭐ L'adénylate cyclase (AC) est la seule enzyme qui génère le deuxième messager 3′ :5′-adénosine monophosphate (AMP cyclique) à partir de l'ATP. L'AMP cyclique modifie la fonction cellulaire dans pratiquement toutes les cellules eucaryotes par l'activation de la protéine kinase dépendante de l'AMP cyclique ou par des canaux ioniques cycliques dépendants de l'AMP.

Processus

Le signal externe se lie à un récepteur qui transmet le signal à la protéine G, qui à son tour transmet un signal à l'adényl-cyclase, qui à son tour la relaie en convertissant l'adénosine triphosphate (ATP) en adénosine monophosphate cyclase (cyclique, AMPc). L'AMP cyclique est un deuxième messager.

L'adényl-cyclase peut être activée ou inhibée par des protéines G qui sont couplées à des récepteurs dans la membrane et peuvent donc répondre à des stimuli hormonaux ou autres. Après l'activation de l'adényl cyclase, l'AMPc formé agit comme un second messager interagissant avec et régulant d'autres protéines telles que la protéine kinase A et les canaux ioniques.

Structure

La structure primaire de l'adénylate cyclase est composée de plus de 1 000 acides aminés avec des domaines spécifiques :

• M1 et M2 : domaines membranaires intégraux constitués de 6 hélices alpha.
• Cb et Ca : Deux grandes boucles cytosoliques avec des domaines catalytiques capables de se dimériser et de se lier à l'ATP.

L'adénylate cyclase est une protéine transmembranaire qui traverse la membrane plasmique jusqu'à 12 fois. Son domaine catalytique est situé vers le cytoplasme, et se divise dans le N terminal, en C1a, C1b, C2a et C2b. La région C1 est entre les hélices alpha six et sept, et le C2 est derrière l'hélice alpha 12. C1a et C2a forment un dimère qui constitue le site catalytique, où l'ATP est transformé en AMPc.

L'adénylate cyclase est à double régulation par les protéines G. Les G stimulent son activité et Gi l'inhibe. Elle est également régulée par la forskoline et par d'autres substrats spécifiques en fonction de l'isozyme.

Dans les neurones, les adényl-cyclases sensibles au calcium sont situées à proximité des canaux ioniques calcium afin d'avoir une réaction rapide à un afflux de Ca²⁺. Ils sont soupçonnés de jouer un rôle important dans les processus d'apprentissage. Ceci est corroboré par le fait que les adénylyl-cyclases sont des détecteurs de coïncidence. Cela signifie qu'ils ne sont activés que lorsque plusieurs signaux se produisent en même temps. Dans les tissus et cellules périphériques, les adényl-cyclases semblent former des complexes moléculaires avec des récepteurs spécifiques et d'autres protéines de signalisation d'une manière spécifique à l'isozyme.

Historique

L'adényl-cyclase photoactivable (PAC) a été découverte chez l'euglène Euglena gracilis. Elle peut être exprimée dans d'autres organismes par manipulation génétique. La lumière bleue appliquée à une cellule contenant du PAC l'active et augmente brusquement le taux de conversion de l'ATP en AMPc.

C'est une technique très utile pour les chercheurs en neurosciences car elle leur permet d'augmenter rapidement les niveaux intracellulaires d'AMPc dans des neurones particuliers, et donc d'étudier l'effet de cette augmentation sur le comportement de l'organisme.

Par exemple, l'expression de PAC dans certains neurones a montré un comportement de toilettage modifié.chez les mouches des fruits exposées à la lumière bleue. Les chercheurs utilisent également la rhodopsine de type II d'une manière similaire.

Voir aussi l'aminoacyl-adénylate.

En rapport avec "adénylate cyclase"

• acide adénylique

  

  L'acide adénylique est un acide d'adénine, toute adénosine phosphorylée (AMP, adénylate) qui est un acide monophosphate comme l'adénosine monophosphate...

• adénylate kinase

  

  L'adénylate kinase, adényl-kinase ou myokinase, est une enzyme abondante dans les muscles, où elle y catalyse la réaction de transphosphorylation : aMP +...

• aminoacyl-adénylate

  

  En génétique avec l'acide ARNt, un aminoacyl-adénylate est un acide aminé activé par un AMP (acide adénylique, adénosine monophosphate) lié à son groupement...

• déadénylation

  

  La déadénylation est l'étape majeure dans le déclenchement de la décomposition de l'ARNm (dégradation de l'ARNm).