Cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP) en cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP) zijn twee belangrijke tweede boodschappers die betrokken zijn bij een grote verscheidenheid aan cellulaire processen, waaronder metabolisme, genexpressie en celgroei. Zowel cAMP als cGMP worden geproduceerd door de cyclasen, een familie van enzymen die de omzetting van ATP en GTP in respectievelijk cAMP en cGMP katalyseren.

Wanneer een hormoon of ander signaalmolecuul zich aan een receptor op het celoppervlak bindt, kan het de cyclase activeren, die vervolgens ATP omzet in cAMP. cAMP bindt zich aan en activeert een proteïnekinase genaamd proteïnekinase A (PKA), die op zijn beurt een verscheidenheid aan doeleiwitten fosforyleert. Deze doeleiwitten kunnen vervolgens de cellulaire processen uitvoeren die verband houden met het hormoon of signaalmolecuul.

Op een vergelijkbare manier wordt cGMP geproduceerd wanneer een hormoon of signaalmolecuul zich bindt aan een receptor op het celoppervlak en de cyclase activeert. cGMP bindt zich aan en activeert een proteïnekinase genaamd proteïnekinase G (PKG), die op zijn beurt een verscheidenheid aan doeleiwitten fosforyleert. Deze doeleiwitten kunnen vervolgens de cellulaire processen uitvoeren die verband houden met het hormoon of signaalmolecuul.

Zowel cAMP als cGMP worden uiteindelijk afgebroken door fosfodiësterasen, een familie van enzymen die de cyclische nucleotiden hydrolyseren tot respectievelijk AMP en GMP.

Hier is een gedetailleerder overzicht van hoe cAMP en cGMP hun berichten overbrengen:

1. Activering van de cyclase: De eerste stap in de cAMP- en cGMP-signaleringsroute is de activering van de cyclase. Dit kan gebeuren wanneer een hormoon of ander signaalmolecuul zich bindt aan een receptor op het celoppervlak. De receptor activeert vervolgens het G-eiwit, dat op zijn beurt de cyclase activeert.

2. Productie van cAMP of cGMP: Zodra de cyclase is geactiveerd, zet deze ATP of GTP om in respectievelijk cAMP of cGMP.

3. Binding van cAMP of cGMP aan een proteïnekinase: cAMP en cGMP binden aan specifieke proteïnekinasen en activeren deze. In het geval van cAMP is het proteïnekinase PKA. In het geval van cGMP is het proteïnekinase PKG.

4. Fosforylering van doeleiwitten: De proteïnekinasen fosforyleren een verscheidenheid aan doeleiwitten. Deze doeleiwitten kunnen vervolgens de cellulaire processen uitvoeren die verband houden met het hormoon of signaalmolecuul.

5. Uitsplitsing van cAMP of cGMP: cAMP en cGMP worden uiteindelijk afgebroken door fosfodiësterasen, een familie van enzymen die de cyclische nucleotiden hydrolyseren tot respectievelijk AMP en GMP.

De cAMP- en cGMP-signaleringsroute is een krachtige en veelzijdige manier voor cellen om met elkaar te communiceren. Het is betrokken bij een grote verscheidenheid aan cellulaire processen, waaronder metabolisme, genexpressie en celgroei.