¿Qué es el AMP cíclico?
El AMP cíclico, o adenosina 3’,5’-monofosfato, es un nucleótido cíclico que funciona como mensajero secundario y que forma parte de los elementos básicos de control bioquímico y de comunicación intracelular en muchos organismos vivos.
Su existencia fue demostrada hace casi 70 años por Sutherland y Rall (1958), quienes describieron el fenómeno de acumulación de este nucleótido en las células hepáticas como resultado de la administración de epinefrina (adrenalina).
Desde su descubrimiento, el AMP cíclico ha sido asociado en los mamíferos con la acción de muchas hormonas, con la secreción endocrina y exocrina, con la liberación de neurotransmisores en la sinapsis y las uniones neuromusculares, entre muchas otras funciones.
Su síntesis es catalizada por tres familias de proteínas asociadas con la membrana plasmática conocidas como adenilciclasas o adenilato ciclasas, capaces de producir el compuesto cíclico a partir de ATP y liberando pirofosfato al interior celular.
Su degradación, por otra parte, es mediada por enzimas de la familia de las fosfodiesterasas, que son proteínas solubles que están mayoritariamente en el citosol.
Estas enzimas, y, por lo tanto, el AMP cíclico, se encuentran en organismos sumamente diversos, tan simples como las algas unicelulares y muchos otros microorganismos (bacterias y otros) y tan complejos como animales pluricelulares con complicadas rutas de señalización.
A pesar de que su presencia en plantas es motivo de discusión, existen ciertas evidencias que indican que algunas especies vegetales poseen actividad adenilato ciclasa, aunque su función no ha sido determinada satisfactoriamente.
Estructura del AMP cíclico
La estructura química del AMP cíclico ha sido dilucidada por cristalografía de rayos X y por estudios de resonancia magnética nuclear protónica.
Es una molécula cíclica estable al calor (heat-stable) y más estable a la hidrólisis alcalina que su contraparte no cíclica, el AMP o adenosina monofosfato.
Como todos los nucleótidos fosfato, el AMP cíclico tiene un grupo fosfato unido al oxígeno del carbono en posición 5’ de una molécula de ribosa, que está unida a su vez a una base nitrogenada de anillo heterocíclico por medio del carbono en la posición 1’ y que corresponde a una adenina.
El grupo fosfato del azúcar ribosa, a diferencia de los nucleótidos fosfato no cíclicos, está fusionado en trans a través de un enlace fosfodiéster con los oxígenos de los carbonos de las posiciones 3’ y 5’ de la ribosa (3’,5’-trans-fused phosphate).
Esta unión restringe el movimiento del anillo furano que forma la ribosa y encierra el grupo fosfato en una conformación de “silla”.
En comparación con los nucleótidos no cíclicos, el AMP cíclico y otros nucleótidos relacionados son moléculas más pequeñas y de menor polaridad, lo que es un factor importante para su diferenciación por parte de las proteínas que responden a estos.
La conformación del enlace glicosídico que se da entre la ribosa y el anillo de adenina tiene cierta libertad de rotación. Este también es un parámetro estructural importante para su distinción respecto a otros nucleótidos (no solo lo es la identidad de la base nitrogenada).
Funciones del AMP cíclico
- Transducción de señales. Actúa como un mensajero intracelular que amplifica y transmite señales extracelulares a través de la célula. Cuando una célula es estimulada por hormonas, neurotransmisores u otras moléculas, puede activar la adenilato ciclasa para producir AMPc, lo que inicia una cascada de eventos intracelulares.
- Regulación de la actividad de proteínas quinasas. Activa la proteína quinasa A (PKA) al unirse a sus subunidades reguladoras, lo que desencadena la liberación de las subunidades catalíticas activas. La PKA fosforila una variedad de proteínas intracelulares, lo que puede influir en su actividad. Este proceso de fosforilación es esencial en la regulación de la actividad de numerosas proteínas y, por lo tanto, en la regulación de diversos procesos celulares.
- Modulación de la transcripción génica. Puede influir en la expresión génica al activar factores de transcripción específicos, como el factor de respuesta al AMPc (CREB). La activación de estos factores de transcripción puede llevar a cambios en la expresión de genes específicos, lo que afecta la función celular y la adaptación a estímulos extracelulares.
- Regulación de la secreción hormonal. Desempeña un papel importante en la regulación de la secreción de hormonas. Por ejemplo, en las células productoras de insulina del páncreas, el AMPc regula la secreción de insulina en respuesta a cambios en los niveles de glucosa en sangre.
- Contracción muscular. En las células musculares, el AMP cíclico está involucrado en la relajación y la contracción del músculo. Puede influir en la actividad de proteínas contráctiles y en la concentración de calcio intracelular, lo que afecta la función muscular.
- Regulación del metabolismo. También desempeña un papel en la regulación del metabolismo. Puede influir en la degradación de glucógeno en el hígado, aumentar la movilización de lípidos para la producción de energía y afectar la secreción de glucosa por las células del páncreas.
- Respuesta a estrés y supervivencia celular. Puede estar implicado en la respuesta a situaciones de estrés celular y la promoción de la supervivencia celular en condiciones adversas.
Referencias
- Bopp, T., Becker, C., Klein, M., Klein-heßling, S., Palmetshofer, A., Serfl, E., … Schmitt, E. Cyclic adenosine monophosphate is a key component of regulatory T cell – mediated suppression. The Journal of Experimental Medicine.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. Lehninger Principios de Bioquímica. Ediciones Omega (5th ed.).
- Newton, R. P., & Smith, C. J. Cyclic nucleotides.
- Rasmussen, H. Cell Communication, Calcium Ion ,and Cyclic Adenosine Monophosphate. Science.
- Rasmussen, H., & Tenenhouse, A. Cyclic Adenosine Monophosphate, Ca++, and Membranes. Biochemistry.