كتب مادة الاحياء

تعتبر النيوكليوتيدات الحلقية جزءًا لا يتجزأ من نظام الاتصال الذي يعمل داخل الخلايا. إنهم بمثابة "الرسل الثاني" من خلال نقل إشارات العديد من الرسل الأوائل، مثل الهرمونات والناقلات العصبية، إلى وجهاتهم الفسيولوجية. تشارك النيوكليوتيدات الحلقية في العديد من الاستجابات الفسيولوجية، بما في ذلك اقتران المستقبِل-المستجيب، التنظيم المنخفض للاستجابة للأدوية، بروتين عبر غشاء كيناز، وتوصيل الإشارة عبر الغشاء.

تعمل النيوكليوتيدات الحلقية كرسول ثانٍ عندما ترتبط الرسل الأولى، التي لا يمكنها دخول الخلية، بدلاً من ذلك بالمستقبلات في الغشاء الخلوي. يقوم المستقبل بتغيير التكوين ويرسل إشارة تنشط إنزيمًا في غشاء الخلية الداخلي يسمى محلقة الأدينيلات. يؤدي ذلك إلى إطلاق أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقية في داخل الخلية، حيث يحفز بروتين كيناز يسمى بروتين كيناز المعتمد على أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي. من خلال البروتينات الفسفورية، يغير البروتين الحلقى المعتمد على أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي نشاط البروتين. ينتهي دور أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقية في هذه العملية عند التحلل المائي إلى أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي بواسطة فسفوديستراز.

تعتبر النيوكليوتيدات الحلقية مناسبة تمامًا للعمل كرسول ثانٍ لعدة أسباب. إن تركيبها مواتٍ للغاية، وهي مشتقة من مكونات التمثيل الغذائي الشائعة (أدينوسين ثلاثي الفوسفات وثلاثي فوسفات الغوانوزين). عندما تنقسم إلى أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي / أحادية الفوسفات الجوانوزين الحلقية والفوسفات غير العضوي، تكون هذه المكونات غير سامة. وأخيرًا، يمكن تمييز النيوكليوتيدات الحلقية عن النيوكليوتيدات غير الدورية لأنها أصغر وأقل قطبية .

أهمية بيولوجية

تتنوع مشاركة النيوكليوتيدات الحلقية في الوظائف البيولوجية، بينما يستمر فهم دورها في النمو. هناك العديد من الأمثلة على تأثيرها البيولوجي. ترتبط بالذاكرة طويلة المدى وقصيرة المدى. كما أنها تعمل في الكبد لتنسيق الإنزيمات المختلفة التي تتحكم في جلوكوز الدم والمغذيات الأخرى. في البكتيريا ، ترتبط النيوكليوتيدات الحلقية ببروتين المنشط الجيني للكاتابوليت، والذي يعمل على زيادة النشاط الأنزيمي الأيضي عن طريق زيادة معدل نسخ الحمض النووي . كما أنها تسهل ارتخاء خلايا العضلات الملساء في أنسجة الأوعية الدموية ، وتنشط قنوات الغاز الطبيعي المضغوط الدوري في المستقبلات الضوئية للشبكية والخلايا العصبية الحسية الشمية . بالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أن تقوم بتنشيط قنوات الغاز الطبيعي المضغوط الدوري في: حساسية ضوء الغدة الصنوبرية ، والخلايا العصبية الحسية للجهاز الأنفي (الذي يشارك في الكشف عن الفيرومونات ) ، وخلايا مستقبلات الذوق، والإشارة الخلوية في الحيوانات المنوية ، وخلايا الظهارة الهوائية، وهرمون إطلاق الغدد التناسلية (هرمون مطلق لمواجهة الغدد التناسلية) - إفراز خط الخلايا العصبية ، والقناة الكلوية الداخلية النخاعية .

طفرات المسار والأمراض ذات الصلة

تتضمن أمثلة اضطرابات مسارات النوكليوتيدات الحلقية ما يلي: الطفرات في جينات قناة الغاز الطبيعي المضغوط التي ترتبط بانحطاط الشبكية وعمى الألوان ؛ وقد تم ربط الإفراط في التعبير عن الخلوي أو قابل للذوبان محلقة الأدينيلات (كيس) بسرطان البروستاتا البشري. تثبيط الكيس، أو ضربة قاضية من قبل تدخل الحمض النووي الريبي (تدخل الرنا) تعداء وقد تبين لمنع انتشار الخلايا السرطانية البروستاتا. يبدو أن المسار التنظيمي جزء من مسار إيبك وليس مسار ثابت تفكك الحمض.

غالبًا ما تكون فسفوديستراز، المنظم الرئيسي لتدهور النوكليوتيدات الحلقية، أهدافًا للعلاج. الكافيين هو مثبط معادلة تفاضلية جزئية ثنائية ميثيل فورماميد معروفة، في حين أن الأدوية المستخدمة لعلاج ضعف الانتصاب مثل السيلدينافيل والتادالافيل تعمل أيضًا من خلال تثبيط نشاط الفسفوديستراز.