Cyclisches Adenosinmonophosphat

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Strukturformel
Strukturformel des cyclischen Adenosinmonophosphats
Allgemeines
Name Cyclisches Adenosinmonophosphat
Andere Namen
  • Adenosin-3′,5′-monophosphat
  • cyclisches AMP
  • cyclo-AMP
  • cAMP
Summenformel C10H12N5O6P
Kurzbeschreibung

farbloser Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 60-92-4
EG-Nummer 200-492-9
ECHA-InfoCard 100.000.448
PubChem 6076
Wikidata Q210041
Eigenschaften
Molare Masse 329,21 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

260 °C (Zersetzung)[2]

Löslichkeit

schlecht in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
05 – Ätzend

Gefahr

H- und P-Sätze H: 318​‐​314
P: 301+330+331​‐​280​‐​305+351+338​‐​310 [2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) ist ein biochemisch vom Adenosintriphosphat (ATP) abgeleitetes Molekül (eine chemische Verbindung), das als Second Messenger bei der zellulären Signaltransduktion dient und insbesondere zur Aktivierung vieler Peptidhormone (Proteinkinasen) führt.

cAMP-Synthese und -Abbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch Aktivierung eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors durch ein Hormon (z. B. Glucagon), einen Neurotransmitter (z. B. Noradrenalin) oder einen Geruchsstoff wird die membranständige Adenylylcyclase stimuliert. Diese wandelt zelluläres ATP zu cAMP um. Ein bekannter direkter Stimulator der Adenylylcyclase ist Forskolin.

Der Abbau von cAMP zu AMP (Adenosinmonophosphat) wird durch einige Mitglieder aus der Enzymgruppe der Phosphodiesterasen katalysiert. Coffein ist ein unselektiver Inhibitor dieser Enzymgruppe.

Funktionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aktivierung von Proteinkinasen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

cAMP aktiviert Proteinkinasen vom Typ A (PKA). Diese führen über eine Phosphorylierung verschiedener zellulärer Proteine zu vielfältigen Effekten, z. B.:

Aktivierung cAMP-regulierter Ionenkanäle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

cAMP bindet neben cGMP an eine Gruppe von CNG-Ionenkanälen, die eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung olfaktorischer Signale spielen.[4]

Aktivierung von EPAC[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

EPAC (Exchange Protein activated by cAMP) sind cAMP-bindende Proteine, die als EPAC/cAMP-Komplex den Austausch von GDP gegen GTP katalysieren und somit direkt kleine GTPasen der Ras-Familie (Rap1 und Rap2) aktivieren, was dazu führt, dass MAP-Kinasen aktiviert werden.

Weitere Funktionen des Komplexes beziehen sich u. a. auf die Insulinsekretion aus den B-Zellen des Pankreas.[5]

Stoffwechselregulation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Durch Aktivierung von Proteinkinasen werden zahlreiche Stoffwechselfunktionen reguliert. Beispiele sind der Glykogen-Abbau zu Glucose, die Lipolyse und die Ausschüttung von Gewebshormonen wie Somatostatin.

cAMP in Bakterien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

cAMP ist bereits bei Bakterien als Hungersignal (Glucose-Mangelsignal) zu finden, jedoch ist seine Wirkungsweise hier eine völlig andere: das Molekül ist Teil einer Glucose-Repression der Lactose-Verwertung des genannten Regelkreises.

Ist nämlich Glucose (Glc) im Medium vorhanden, so sind die Gene des Lactose-Operons (lac-Operons) ruhiggestellt. Dies ist sinnvoll, da die Verwertung von Lactose (Lac) unter diesen Idealbedingungen überflüssig wäre.

  • Es zeigte sich, dass in Gegenwart von Glc die Konzentration an cAMP gering ist;
  • Nach Glc-Entzug steigt sie hingegen durch die Aktivierung einer bakteriellen Adenylylcyclase (AC) stark an.
    • Unter diesen Bedingungen ist ein Glc-Transportprotein (TP) phosphoryliert (TP-P). Es bildet einen Komplex mit AC und aktiviert dadurch dieselbe. Bei Glc-Überschuss wäre TP-P durch Phosphat-Übertragung an der Entstehung von Glucose-6-phosphat (G-6P) beteiligt und würde (als TP) seinen Einfluss auf die AC verlieren.
  • cAMP bindet sodann an das CAP (Katabolit-Aktivator-Protein), auch als CRP (cAMP-Rezeptor-Protein) bezeichnet, das nun als Transkriptionsfaktor die zum lac-Operon gehörigen Gene aktiviert. Dies leitet die Lactose-Aufnahme unter „Hungerbedingungen“ ein.
Lactose-Operon: cAMP als Hungersignal in Bakterien. Zum Überleben bei Glucose (Glc-) Mangelsituationen besitzt das Bakterium (Escherichia coli) eine kontrollierbare Gen-Einheit (Operon), die bei Bedarf die Aufnahme und Verwertung von Lactose (Lac) ermöglicht. Dieser Vorgang erfordert zwei Signale:
1. cAMP aktiviert bei Glc-Mangel das CAP-Protein, welches direkt am Promotor (p) bindet und dessen Aktivierung unterstützt;
2. Lac bindet an ein Repressorprotein (REP); dieses löst sich daraufhin von der Operator-Sequenz (o) und gibt die Transkription der Geneinheit lacZYA frei.
Bei Verfügbarkeit von Glc sinkt der cAMP-Spiegel durch Inhibition der Adenylylzyklase (AC). Die Rolle eines Glucose-Transportproteins (TP) bei diesem Vorgang wird im Text beschrieben.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Eintrag zu cyclisches AMP. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. September 2014.
  2. a b c Datenblatt Cyclisches Adenosinmonophosphat bei Acros, abgerufen am 21. Januar 2016.
  3. a b Robert F. Schmidt (Herausgeber), Florian Lang (Herausgeber), Manfred Heckmann (Hrsg.): Physiologie des Menschen. Springer Berlin Heidelberg; 30. Auflage, (2007).
  4. CNG–Kanäle. Universitätsklinikum Jena. Abgerufen am 13. Februar 2019.
  5. Pingyuan Wang, Zhiqing Liu, Haiying Chen, Na Ye ,Xiaodong Cheng, Jia Zhoua: Exchange proteins directly activated by cAMP (EPACs): Emerging therapeutic targets. In: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. Band 27, Nr. 8, 15. Mai 2017, doi:10.1016/j.bmcl.2017.02.065 (els-cdn.com [PDF; abgerufen am 6. Februar 2019]).