Adenylatzyklase

Adenylatzyklase (auch Adenylylzyklase) ist ein membranständiges Enzym, das ATP in zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) und Pyrophosphat umwandelt. Als zentrale Komponente vieler Signalwege fungiert cAMP als zweiter Botenstoff, der verschiedene zelluläre Prozesse steuert.

In Säugetieren existieren mehrere Adenylatzyklasen: neun membrangebundene Isoformen (ADCY1–ADCY9) sowie eine lösliche Form (ADCY10, sAC). Die membranösen Enzyme besitzen typischerweise mehrere Transmembrandomänen und cytosolische katalytische Domänen C1 und C2, die durch Dimerisierung zum aktiven Zentrum zusammenkommen. Unterschiede in Gewebeverteilung und Regulation ermöglichen eine differenzierte Feinabstimmung der cAMP-Signale.

Die Aktivierung erfolgt primär durch G-Proteine: das stimulierende G-Protein Gi bzw. Gs alpha modulieren die Aktivität der unterschiedlichen Isoformen (Gs erhöht, Gi hemmt). Zusätzlich regulieren Calmodulin und Ca2+ unterschiedliche Isoformen, während Forskolin direkt und unabhängig von G-Protein-Signalen die Aktivität erhöht. Gβγ-Untereinheiten beeinflussen ebenfalls bestimmte Isoformen. Die erzeugten cAMP-Moleküle wirken über verschiedene Zielwege, vor allem über die Aktivierung von Protein Kinase A (PKA) und Epac-Proteinen, sowie über zyklische Nukleotid-gesteuerte Kanäle.

Bedeutung und Regulation der Adenylatzyklase sind eng mit der zellulären Homöostase verknüpft. Dysregulation des cAMP-Signals kann zu Funktionenstörungen in Herz, Nervensystem und Stoffwechsel beitragen. Phosphodiesterasen (PDEs) modulieren das Signal, indem sie cAMP wieder in AMP abbauen.