环状核苷酸简写为cAMP.docx

一种环状核件限,简写为cAMP,是由三磷酸腺苗(ATP)脱掉两个磷酸缩合而成的。以微量存在于动植物细胞和微生物中。体内多种邀蜜作用于细胞时，可促使细胞生成此物，转而调节细胞的生理活动与物质代谢。有人称其为细胞内的第二信使,而称激素为“第一信使是含氮类激素的第.信使,并不是固静类激素第二信使，因为固醇类激素可直接过膜，进入细胞起作用。环腺苜限之所以称为细胞内的笫二信使,是由于某些邀堂或其它分子信号刺激激活腺昔酸环化醐催化ATP环化形成的。当细胞受到外界刺激时，胞外信竺金王首先与我结合形成复合体，然后激活细胞膜上的GS蛋白，被激活的Gs一蛋白再激活细胞膜上的腺背喉环化一(AC),催化ATP脱去一个焦磷酸而生成CAMPO牛.成的CAMP作为第.信使通过激活PKA(CAMP依赖性蛋白激酶),使靶细胞蛋白磷酸化，从而调节细胞反应，CAMP最终又被磷酸.酯酣(PDE)水解成5'-AVP而失活。CAMP生成和分解过程依赖Mg2+的存在。AC和PDErIJ以从两个不同方面调节细胞内CAMP浓度，从而影响细胞、组织、器官的功能。当AC的活性升高时,CAMP浓度升高,当PDE浓度增高时，cAMP浓度降低。PDE对CAMP的调控，不仅取决于PDE的活化、抑制因素，还取决于细胞内PDE的组成、亚细胞分布。另外，与肿瘤有一定的关系，正常细胞和肿痛细胞中的CAMP含量是有差异的，在肿瘤细胞内cAMP一般低于正常细胞水平。生理功能坏腺甘酸对细胞代谢的调节CAMP调节细胞的许多代谢过程是通过调节酣的活性来实现的。在有ATP存在的条件下，PKA可以激活细胞内许多代谢关键酶活性（如脂肪筋）或抑制某些的的活性（如有活性的糖原合成翦I）,最终导致某些代谢反应的加速或抑制（易健华，1981）。1962年KrebS等人研究了CAMP对糖原合成和糖原分解旃系的调节。肾上腺素及胰高血糖素等激素可使CAMP水平升高，激活PKA,PKA进而激活精原磷酸化激筋，使精原磷酸化酶磷酸化，从而糖原璘酸化能从无活性的b形式转变为有活性的a形式，后者催化糖原分解为I-P葡萄糖。cAMP可通过PKA使糖原合成酶磷酸化,导致具有活性的糖原合成酶a转变为无活性的糖原合成酶b,从而抑制糖原的合成。CAVP还能激活糖酵解中的一个关键酶一磷酸果糖激酶，催化6-磷酸果糖生成1,6-二磷酸果糖。另外，cAVP还能阻止ATP对磷酸果糖的抑制。此外，CAVP还可通过PKA激活脂肪蛋白激醉，使脂肪水解关键幅一激素敏感性甘油三酯脂肪酶磷酸化而激活，从而促进脂肪水解为甘油和游离脂肪酸。脂肪酸被转移到血液中，结合在血清白蛋白里，然后被转运到其他组织中，特别是心脏、肌肉、肾等组织，进入氧化和三酸酸循环，产生ATP,作为细胞的能源。CAMP还可激活碳酸好蛋白激临，后者可使碳酸肝前磷酸化而激活，催化C02形成碳酸，碳酸再分解放出H+,对调节细胞的酸碱平衡有重要作用，而且此过程可使胃酸增多，有利于消化（易健华，1981;孙大业等，1997）。环腺甘酸对激素合成和分泌的影响CAMP具有调节神经递质合成，促进激素分泌的作用（GeroSa,1980）。大量试验表明，一些二级促激素促进次级激素合成是通过CAMP途径调节的。促肾上腺皮质激素结合到肾上腺皮质细胞后，激活AC,增加CAMP浓度，激活PKA,后者磷酸化激活皮质酮、醛卸驹的合成酶。在卵巢细胞中，也有类似的情况，促滤泡激素通过CAMP途径增加雌二醉、孕酮的合成（孙大业等，1997）OCAMP能诱导GH的释放,从而促进肝脏内蛋白质、DNA和RA的合成，并能加强脂肪分解，刺激机体蛋白质的合成（Dana等，1989;Canoed等，1985）«对免疫功能的影响阮晖等（2001）在探讨家禽在遭受病原微生物感染，细胞信使物质对免疫功能的调节作用时发现，以传染性法氏囊病病毒（IBDV）强毒株攻击后，肉鸡垂体一背上腺轴活动加强，并发生针对IBDV,的特异性免疫反应，血清CAVP含量上升，提示垂体一肾上腺轴活动加强使cAMP上升与执IBDV特异性免疫细胞内效应大分子的合成有关。对膜蛋白活性的调节CAMP可促使非神经细胞膜上某些蛋白的磷酸化，使其构型发生改变，从而调节膜对一些物质的通透性。例如在红细胞中，cAMP激活细胞膜上的蛋白激酶，使膜上的Spectin蛋白磷酸化后，对红细胞膜的理化性质及红细胞的形态产生极为重要的调节作用。在血小板中，cAMP可通过APK有效地刺激膜上的一种分子量为22000的蛋白磷酸化，并通过对钙摄入的影响，调节血小板聚集、收缩等功能。在心肌细胞中，cAMPnJ使心肌细胞钙通道发生磷酸化，使膜对Ca2+的通透性增强，导致Ca2+内流增加而使心肌收缩力增加,心率加快。在肾脏的试验中证明，加压素等通过cAMP使细胞膜物理性质改变，增加对水的吸收（易健华，1981;孙大业等，1997）。对神经细胞的作用VCAfee(1971)首先证明cAMP参与神经节突触传递。认为：当某些神经细胞兴奋时，突触前神经末梢释放递质作用于突触后膜上相应的受体并激活AC，在突触后膜合成CAMP,进而激活PKA,通过膜蛋白的磷酸化改变膜对离子的通透性，从而影响神经细胞的兴奋性。神经组织内含有高水平的CAMP及其代谢调节酶。在脑、有输、脑脊液和外周神经中都有大量CAMP存在。在脊椎动物脑中，CAMP含量最高，非神经组织约高10倍，C和CAMp磷酸二酯酶含量也比其他组织高1020倍。以上说明在神经组织中CAMP的合成和分解速度远远高于其他组织，cAMP在神经组织中起重要作用(孙大业等，1997)。对基因表达的调节AMP是一个重要的基因表达调控物质(MOnaII,1991)。在原核生物中CAMP被认为是直接活化RNA聚合酶以促进转录，即通过该胸的61*1广的磷酸化来实现促进InRNA转录。新的研究表明，真核细胞中CAMP的作用与转录因子调节有关-Montndny等(1986)发现许多cA”诱导转业的真核基因的启动了周围多含有-一致或近乎一致的8个碱基对的回文序列5,TGCGTCA-3,并命名为CAMP反应序列(cM-responsi、e1.eont,CRE),是这些基因识别CAMP信号的重要部位。同时，他们还发现CAMP诱导的靶基因表达还需要PKA的激活。cAMP水平增高激活PKA,PKA又可能通过使某些特异的转录因进行磷酸化，介导CAMP引起的基因表达(Montndny等，1986)。许多试验表明，PKAnJ使组蛋白磷酸化，磷酸化的组蛋白由于带电状态及构象的改变，与DNA结合松弛而分离，从而解除了组蛋白对这段基因的抑制，使转录得以进行。另有试验发现，在体外PKA可使非组蛋白磷酸化，磷酸化的酸性蛋白酸性增强，带有较多的负电荷，与带正电荷的组蛋白有较强的亲和力而相互结合，使组蛋白与DNA分离，解除组蛋白对DNA的阻抑而进行转录（易健华，1981;孙大业等，1997）。环腺昔酸对细胞幽与分化的调节细胞的增殖与分化是细胞的两个基本特征。增殖包括细胞的生长、味A夏制和细胞分裂，是通过细胞周期来实现的。分化意味着细胞内的DA通过转录生成InRNA,再进一步合成专二性的蛋白质（筋，最终导致细胞形态、结构、生化组成和功能等各种差异。细胞增殖与分化是一对既相联系又相矛盾的过程，CAMP在调节这对矛盾中起着重要的作用（BUrgering等，1995;DUmon1.等，1989）。CAMP对离体细胞有抑制细胞分裂、促进分化的作用。因此，凡能使细胞内CAvP含量升高的因素均能降低细胞的生长速度，抑制细胞的增殖，而促进细胞的分化。ViyaSaki（1992）认为，CAMP对细胞增殖具有双市效应,即在GO或早G1.期时对细胞增殖具有促进作用，而在晚G1.期时则起抑制作用I1.蛋白激酶A.又称依赖于CAMP的蛋白激曲A（cyc1.ic-AMPdependentproteinkinaseA）,是-种结构最简单、生化特性最清楚的蛋白激酶。PKA全酶分子是由四个亚基组成的四聚体,其中两个是调节亚基（regu1.atorysubunit,简称R亚基）,另两个是催化亚基（CataMiCsubunit,简称C亚基）。R亚基的相对分子质量为4955kDa,C亚基的相对分子质量为40kDa,总相对分子质量约为180kDa;全朝没有活性。在大多数哺乳类细胞中，至少有两类蛋白激的A,一类存在于胞质溶胶，另一类结合在腹膜、核膜和微管上。激酶是激发底物磷酸化的函,所以蛋臼激酶A的功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，被蛋白激睡磷酸化了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。一般认为，真核细胞内几乎所有的CAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸化而实现的。蛋白激酶A(ProteinKinaSeA,PKA):由两个傕化亚基和两个调节亚基组成(图8-15),在没有CAMP时，以钝化熨合体形式存在。CAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏第酸残基磷酸化，于是改变这些蛋白的活性，进一步影响到相关基因的表达。Rho蛋白Rho家族蛋白是RaS超家族中最早被克隆出来的蛋白，它们走一组相对分子质量大约为2025kD的三磷酸鸟音(guanOSinetriphosphate.GTP)结合蛋白,具有GTP随活性，因此，习惯被称为RhoGTP酶，RhoGTP酶在细胞骨架重组调控方面起重要作用(1)。近年来研究发现，RhoGTP梅在多种恶性肿瘤中高表达，并和肿痛的发生、侵袭和转移密切相关。本文主要从肿瘤细胞形态改变，细胞与胞外基质粘附以及细胞骨架重组等几个方面，对RhoGTP酶作用于肿瘤侵袭转移的分子调控机制综述如下。到目前为止，RhoGTP酶超家族已发现约20个成员，根据结构和功能不同，大致分为5个亚家族，包括：Rho亚家族，包括RhOA、RhOB和RhOC,在序列上具有高度同源性，并在多种细胞中高表达，主要参与张力纤维形成和粘着斑第合体(foca1.adhesioncomp1.exs,FACS)组装；(2)Rac'IE家族：包括Rac1.>Rac2>Rac3和RhoG,促进层状伪足和胞膜皱褶形成：CdC42亚家族,包括CdC42、TC1.0、TC1.、Wrch1.和chpWrch2.其中Cdc42促进丝状伪足形成：(4)Rnd亚家族：包括Rnd1.Rnd3RhoE和Rnd2,在细胞中组成性激活表达并具有不同的组织分布，可拮抗Rho信号通路：(5)RhoBTB亚家族，包括RhoBTB1.和RhoBTB2,具体功能尚不清楚。在所有RhoGTP薛超家族成员中,CdC42、RaC1.和RhOA是目前研究最多的RhOGTP的。RhO家族各成员在氨基酸序列上有50%55%的同源性，在靠近催化位点处都有1个能和GTP结合的功能区,与催化GTP水解密切相关°Rh。GTP酶同RaS超家族的其他成员一样，粉基端通常具有共同结构域，即由半胱氨酸残基，脂族残基和其他氨基酸残基组成的末端，是翻译后修饰的位点(2)oRhoGTP醉的翻译后修饰与其质膜定位有关，只有经翻译后修饰的RhoGTP筋才具有活性并能与细胞膜上适宜的脂质分子结合。在异戊烯基转移的的作用下，半胱宓酸的疏基和异戊二烯基团间共价形成硫酸键，并在内切酶的作用下水解掉末端其余3个残基，最后异戊二烯基化的半胱氨酸残基在甲基转移酶的作用下发生甲基化，完成翻译后的修饰。Rho家族蛋白同RaS超家族的所有成员一样在活性型/GTP限制型和失活型/二磷酸鸟昔(guan。Sinediphosphate,GDP)限制型构象之间循环。调节这个循环过程的3类重要蛋白是：鸟昔酸交换因子(guaninenudeotideexchangingfactors.GEFs).催化GDP的释放和GTP的结合，活化RhoGTP诙。不同的RhoGEF在结构上都具有相同的功能域，包含1个DH(Db1.homo1.ogydomain)区和1个PH(p1.eckstrinhomo1.ogyvdomain)区，前者与RhoGTP厢结合并催化其构象改变，后者通过和细胞膜上特定的脂质作用使GEF在膜上定位：(2)GTP酶活化蛋白(GTPaSeaCtiVatingPrOtein,GAP),作为负向调节因子加速RhoGTP酶的水解，使RhOGTP前由活性状态变为无活性状态；GDP解离抑制因子(GDPdiSSOCiationinhibitor,GDI),阻止GDP从RhoGTP酶上分离,抑制RhoGTP旃活性。RhoGTP的是细胞内多条信号转导通路的关键分子，作为分子开关在胞内信号转导中发挥桥梁作用。RhoGTP酶可参与对正常细胞增殖、分化、凋亡的调节，并与肿痛的发生和转移密切相关。实验研究发现，在多种肿痫中可见RhoGTP随表达异常，改变细胞内RhOGTP酶的表达水平可以直接影响肿瘤细胞侵袭和转移的过程