cAMP è un secondo messaggero, utilizzato per la trasduzione del segnale intracellulare, come il trasferimento nelle cellule degli effetti di ormoni come il glucagone e l’adrenalina, che non possono passare attraverso la membrana plasmatica. È anche coinvolto nell’attivazione delle protein chinasi. Inoltre, cAMP si lega e regola la funzione dei canali ionici come i canali HCN e alcune altre proteine cicliche che legano i nucleotidi come Epac1 e RAPGEF2.

Ruolo nelle cellule eucariotichemodifica

Il CAMP è associato alla funzione delle chinasi in diversi processi biochimici, inclusa la regolazione del glicogeno, dello zucchero e del metabolismo lipidico.

Negli eucarioti, l’AMP ciclico agisce attivando la protein chinasi A (PKA, o protein chinasi CAMP-dipendente). Il PKA è normalmente inattivo come oloenzima tetramerico, costituito da due unità catalitiche e due unità regolatorie (C2R2), con le unità regolatorie che bloccano i centri catalitici delle unità catalitiche.

L’AMP ciclico si lega a posizioni specifiche sulle unità regolatrici della protein chinasi e causa la dissociazione tra le subunità regolatorie e catalitiche, consentendo così a tali unità catalitiche di fosforilare le proteine del substrato.

Le subunità attive catalizzano il trasferimento di fosfato da ATP a specifici residui di serina o treonina di substrati proteici. Le proteine fosforilate possono agire direttamente sui canali ionici della cellula, o possono diventare enzimi attivati o inibiti. La protein chinasi A può anche fosforilare proteine specifiche che si legano alle regioni del promotore del DNA, causando aumenti della trascrizione. Non tutte le protein chinasi rispondono al CAMP. Diverse classi di protein chinasi, tra cui la protein chinasi C, non sono CAMP-dipendenti.

Ulteriori effetti dipendono principalmente dalla protein chinasi cAMP-dipendente, che variano in base al tipo di cellula.

Ancora, ci sono alcune funzioni PKA-indipendenti minori di cAMP, ad esempio, l’attivazione dei canali del calcio, fornendo un percorso minore attraverso il quale ormone della crescita-releasing hormone provoca un rilascio di ormone della crescita.

Tuttavia, l’opinione che la maggior parte degli effetti di cAMP siano controllati da PKA è obsoleta. Nel 1998 è stata scoperta una famiglia di proteine sensibili al cAMP con attività del fattore di scambio nucleotidico guanina (GEF). Queste sono chiamate proteine di scambio attivate da cAMP (Epac) e la famiglia comprende Epac1 ed Epac2. Il meccanismo di attivazione è simile a quello di PKA: il dominio GEF è solitamente mascherato dalla regione N-terminale contenente il dominio di associazione cAMP. Quando cAMP si lega, il dominio si dissocia ed espone il dominio GEF ora attivo, consentendo a Epac di attivare piccole proteine GTPasi simili a Ras, come Rap1.

Ruolo aggiuntivo del campo secreto nelle amebe socialimodifica

Nella specie Dictyostelium discoideum, il CAMPO agisce all’esterno della cellula come segnale secreto. L’aggregazione chemiotattica delle cellule è organizzata da onde periodiche di cAMP che si propagano tra le cellule su distanze fino a diversi centimetri. Le onde sono il risultato di una produzione regolata e la secrezione di campo extracellulare e un oscillatore biologico spontaneo che avvia le onde a centri di territori.

Ruolo nei batterimodifica

Nei batteri, il livello di cAMP varia a seconda del mezzo utilizzato per la crescita. In particolare, cAMP è basso quando il glucosio è la fonte di carbonio. Ciò si verifica attraverso l’inibizione dell’enzima che produce cAMP, adenilato ciclasi, come effetto collaterale del trasporto del glucosio nella cellula. La proteina del recettore del fattore di trascrizione cAMP (CRP) chiamata anche CAP (catabolite gene activator protein) forma un complesso con cAMP e quindi viene attivata per legarsi al DNA. CRP-cAMP aumenta l’espressione di un gran numero di geni, tra cui alcuni enzimi codificanti che possono fornire energia indipendente dal glucosio.

cAMP, ad esempio, è coinvolto nella regolazione positiva dell’operone lac. In un ambiente con una bassa concentrazione di glucosio, cAMP si accumula e si lega al sito allosterico su CRP (cAMP receptor protein), una proteina attivatrice della trascrizione. La proteina assume la sua forma attiva e si lega a un sito specifico a monte del promotore lac, rendendo più facile per l’RNA polimerasi legarsi al promotore adiacente per iniziare la trascrizione dell’operone lac, aumentando il tasso di trascrizione dell’operone lac. Con un’alta concentrazione di glucosio, la concentrazione del campo diminuisce e il CRP si disimpegna dall’operone lac.