cAMPBildung

cAMPBildung bezeichnet die Umwandlung von ATP in zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) durch das Enzym Adenylylcyclase. Dabei entsteht neben cAMP das Pyrophosphat (PPi), das von Pyrophosphatase rasch in zwei Phosphate gespalten wird. In Tier- und Pflanzenzellen sind Membran-Adenylylcyclasen die Hauptquelle für cAMP; es existieren zudem mehrere Isoformen, die in unterschiedlichen Geweben lokalisiert sind und verschiedenartig reguliert werden.

Signale, die an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) binden, steuern die cAMPBildung. Aktiviertes Gs-Protein stimuliert Adenylylcyclase und erhöht die cAMP-Konzentration, während Gi sie senkt. Die Aktivität wird außerdem durch Calcium-Calmodulin moduliert. Verschiedene Adenylylcyclase-Isoformen reagieren unterschiedlich auf Hormone, Ionenströme und andere Second Messenger, was eine gewebespezifische Regulation ermöglicht.

cAMP dient als zweiter Botenstoff und aktiviert Effektormechanismen wie Proteinkinase A (PKA) sowie EPAC (Exchange Protein directly Activated by cAMP). PKA phosphoryliert Zielproteine, darunter Enzyme des Stoffwechsels, Ionenkanäle und Transkriptionsfaktoren wie CREB, was Veränderungen in der Genexpression bewirken kann. Die Signale werden durch Phosphodiesterasen (PDEs) abgebaut, wodurch cAMP wieder sinkt; PDE4 ist in Immunzellen und anderen Geweben besonders relevant.

Zu den physiologischen Rollen gehören die Regulation von Glukose- und Lipidstoffwechsel, Muskelkontraktion und -entspannung, Herzrhythmus sowie Lern- und Gedächtnisprozesse, die über CREB-vermittelte Genexpression beeinflusst werden können. In Bakterien spielt cAMP ebenfalls eine Rolle, zumeist im Zusammenhang mit dem Katabolismus über den cAMP-CRP-Komplex (CAP).