L’adenosina monofosfato ciclico (cAMP) è il mediatore intracellulare degli effetti dell’ormone. Mentre l’ormone è considerato il primo messaggero che agisce sulle cellule dotate di recettori per l’ormone stesso il cAMP è il secondo messaggero, uguale per tutte le cellule e per tutti gli ormoni che porta il messaggio all’interno della cellula.
Fu scoperto dal biochimico statunitense Earl Wilbur Sutherland Jr. vincitore del Premio Nobel per la medicina nel 1971.
Struttura dell’adenosina monofosfato ciclico
La struttura dell’adenosina monofosfato ciclico è mostrata in figura
Un esempio di come il cAMP riesca a mediare l’azione di un ormone è costituito dall’adrenalina. Essa è un ormone che trasmette segnali da una cellula (o un gruppo di cellule) ad un’altra cellula (o altro gruppo di cellule). Tale sostanza è prodotta da un organismo con il compito di modularne il metabolismo e/o l’attività di tessuti ed organi dell’organismo stesso.
La secrezione dell’adrenalina nel sangue induce una serie di risposte che preparano l’organismo a “lottare o fuggire”. Il nostro organismo è continuamente sottoposto a stimoli dall’esterno, alcuni piacevoli altri addirittura pericolosi. Durante l’evoluzione si è sviluppato un sistema che ci permette di monitorare costantemente il pericolo e di farci reagire rapidamente per sottrarci ad esso.
La centralina di controllo è il sistema nervoso, deputato a mettere in atto gli schemi difensivi del nostro organismo. Il messaggio che bussa alle porte delle cellule per comunicare l’imminente pericolo è condotto appunto dall’adrenalina. Essa provoca un aumento della pressione sanguigna e l’utilizzo di glucosio per produrre energia. Quando l’adrenalina si lega alle cellule rimane fuori dal recettore di membrana e a questo punto entra in azione l’adenosina monofosfato ciclico.
Biosintesi
L’adenosina monofosfato ciclico che è il secondo messaggero, è ottenuto dall’ adenilato ciclasi, un enzima della classe delle liasi che catalizza la seguente reazione:
ATP = cAMP + pirofosfato
L’ adenilato ciclasi è attivato dalla proteina G che costituisce l’intermedio tra il recettore e la sintesi del cAMP .
Le G-proteine, che sono implicate nella trasduzione del segnale conseguente al legame di ormoni ai loro recettori sulla superficie esterna della membrana cellulare si possono in due conformazioni distinte di cui una inattiva combinata col GDP (guanosindifosfato) e l’altra attiva combinata col GTP (guanosintrifosfato).
Quando un recettore lega un ormone, come l’adrenalina, il GDP si distacca e successivamente si lega una molecola di GTP e la struttura diventa instabile separandosi in due frammenti. Uno dei due frammenti denominato α che contiene GTP si muove lungo la membrana e si lega all’enzima adenilil ciclasi attivandolo. L’adenilil ciclasi attivato produce il cAMP che diffonde il segnale all’interno della cellula. La subunità α rompe il GTP formando GDP, si stacca dall’enzima adenil ciclasi e si unisce all’altro frammento ricostruendo la proteina G inattiva, pronta per eseguire un altro ciclo.
Funzioni
I processi biologici mediati da questo secondo messaggero comprendono la memoria, il metabolismo, la regolazione genetica e la funzione immunitaria. La ricerca ha mostrato che alti livelli di cAMP possono portare alla soppressione della funzione immunitaria a causa dell’interruzione delle funzioni dei globuli bianchi tra cui infiammazione, fagocitosi e uccisione di agenti patogeni intracellulari. Malattie tra cui la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), l’infiammazione, l’asma, le malattie autoimmuni, la depressione, i disturbi dell’apprendimento e della memoria possono essere trattate con livelli aumentati di cAMP
Il cAMP non agisce direttamente sui suoi enzimi bersaglio ma provoca l’attivazione di protein-chinasi che determinano una regolazione di proteine cellulari attraverso la fosforilazione dei loro residui serinici e treoninici utilizzando l’ATP come fonte di ioni fosfato.
Un esempio di regolazione da parte della protein-chinasi dipendente dal cAMP includono l’aumento di attività dei canali del calcio attivati dal voltaggio nelle cellule muscolari cardiache