分子信号与调控网络

环腺苷酸(cyclic AMP,cAMP)

/ cAMP, see-AMP /

环腺苷酸是最早、也最著名的第二信使——正是这个分子首次揭示了细胞外的激素如何改变细胞内的行为。它的名字就道出了它的来历:它是腺苷酸(AMP,一个我们熟悉的核苷酸建筑块),被一根额外的键弯成了一个小小的闭合环。那个环状形状正是关键所在:它使cAMP成为一个独特的化学信号,细胞可以飞快地把它堆起来、又飞快地把它拆掉,就像一面能瞬间升起、又瞬间降下的旗。

用朴素的步骤来看这个循环。一个信号抵达某个GPCR;受体激活一个刺激性G蛋白;那个G蛋白被释放出来的部件打开膜上一种叫腺苷酸环化酶的酶。腺苷酸环化酶抓住ATP——细胞的能量分子——把它折成那个环状结构,制造出大量cAMP。升高的cAMP随即结合并激活一个关键的激酶,叫蛋白激酶A(PKA)。PKA是主力:它给靶蛋白加磷酸,把酶打开或关闭,甚至前往细胞核去改变基因表达。要结束这个信号,一种叫磷酸二酯酶的酶会把那个环打开,让cAMP变回普通的AMP,于是旗落下,应答停止。整个回路——造它、起作用、销毁它——可以在几秒钟内完成。

cAMP之所以重要,是因为它处在数量庞大的激素应答的核心:肾上腺素动员糖、胰高血糖素升高血糖、许多调节心脏和肾脏的激素,全都经由cAMP和PKA运转。它也是放大作用的一个精彩范例,并展示了一个常见信使如何让截然不同的受体汇聚到共用的机器上。它还与日常生活相关:咖啡因让你提神,部分靠的是抑制磷酸二酯酶,于是cAMP滞留,刺激性信号便多保持开启了一会儿。Earl Sutherland在1950年代末发现cAMP,开启了整个信号转导领域。

当你的血糖下降时释放的胰高血糖素,落在肝细胞的GPCR上,把cAMP拉高。cAMP激活PKA,PKA又打开分解糖原的那些酶,把葡萄糖释放进血液——这是一条干净的从cAMP到PKA的链条,帮你在两餐之间不至于低血糖。

cAMP到PKA:信号传导中走得最多的一条路径,从表面的胰高血糖素一直到血液里的葡萄糖。

cAMP并不总是“开启”信号。有些受体偶联到一个抑制性G蛋白,它降低而非升高cAMP——于是同一个信使会因某种激素而升高、因另一种激素而降低,细胞两个方向都读得懂。

又称
cAMPcyclic adenosine monophosphate3',5'-cyclic AMP环磷酸腺苷