V oblasti molekulární biologie je cAMP-dependentní dráha, známá také jako adenylycyklázová dráha, signalizační kaskáda spouštěná receptory spřaženými s G proteinem, používaná v buněčné komunikaci.
Receptory spřažené s G proteiny (GPCR) jsou velkou skupinou integrálních membránových proteinů, které reagují na celou řadu extracelulárních podnětů. Každý GPCR se váže na specifický ligandový podnět, který se velikostí pohybuje od katecholaminů s malými molekulami, lipidů nebo neurotransmiterů až po velké proteinové hormony, a je jím aktivován. Když je GPCR aktivován svým extracelulárním ligandem, je v receptoru, který je přenášen na připojený intracelulární heterotrimerický proteinový komplex G, vyvolána konformační změna. Podjednotka G alfa stimulovaného proteinového komplexu G vymění HDP za GTP a je z komplexu uvolněna.
V dráze závislé na cAMP se aktivovaná Gs alfa podjednotka váže na enzym zvaný adenylylcykláza a aktivuje jej, který následně katalyzuje přeměnu ATP na cyklický adenosinmonofosfát (cAMP).
Zvýšení koncentrace druhého posla cAMP může vést k aktivaci
Enzym PKA je také znám jako enzym závislý na cAMP, protože se aktivuje pouze v případě přítomnosti cAMP. Jakmile je PKA aktivován, fosforyluje řadu dalších proteinů včetně:
Specifičnosti signalizace mezi GPCR a jeho konečným molekulárním cílem prostřednictvím dráhy závislé na cAMP lze dosáhnout tvorbou multiproteinového komplexu, který zahrnuje GPCR, adenylylcyklázu a efektorový protein.
U lidí cAMP působí tak, že aktivuje proteinkinázu A (PKA, cAMP-dependentní protein kinázu), a tudíž další účinky závisí především na cAMP-dependentní protein kináze, které se liší podle typu buňky.
cAMP-dependentní dráha je nezbytná pro mnoho živých organismů a životních procesů. cAMP zprostředkovává mnoho různých buněčných odpovědí. Patří mezi ně zvýšení srdeční frekvence, sekrece kortizolu a rozpad glykogenu a tuků.
Tato cesta může aktivovat enzymy a regulovat genovou expresi. Aktivace již existujících enzymů je mnohem rychlejší proces, zatímco regulace genové exprese je mnohem delší a může trvat až hodiny. Cesta cAMP je studována prostřednictvím ztráty funkce (inhibice) a zisku funkce (zvýšení) cAMP.
Pokud není dráha závislá na cAMP kontrolována, může v konečném důsledku vést k hyperproliferaci, což může přispět k rozvoji a/nebo progresi nádorového onemocnění.
Aktivované GPCR způsobují konformační změnu v připojeném G proteinovém komplexu, což má za následek, že Gs alfa podjednotka vymění GDP za GTP a oddělí se od beta a gama podjednotek. Gs alfa podjednotka zase aktivuje adenylyl cyklázu, která rychle přeměňuje ATP na cAMP. To vede k aktivaci cAMP-dependentní dráhy. Tato dráha může být také aktivována po proudu přímo aktivací adenylyl cyklázy nebo PKA.
Podjednotka Gs alfa pomalu katalyzuje hydrolýzu GTP na GDP, která následně deaktivuje protein Gs a uzavře cAMP dráhu. Cesta může být deaktivována také po proudu přímou inhibicí adenylycyklázy nebo dephosforylací proteinů fosforylovaných PKA.