Il GMP ciclico , guanosina monofosfato noto anche come guanosina monofosfato ciclico o guanosina 3 di ', 5'-monofosfato è un nucleotide coinvolto in numerosi processi ciclici cellulari, in particolare quelli relativi alla segnalazione e alla comunicazione intercellulare.
È stato descritto per la prima volta più di 40 anni fa, poco dopo la scoperta del suo analogo, l'AMP ciclico, che si differenzia da esso per la base azotata, poiché non è un nucleotide della guanina ma dell'adenina.
Struttura chimica della guanosina monofosfato ciclico o GMP (Fonte: en: Utente: Diberri tramite Wikimedia Commons)
Come altri nucleotidi ciclici come il già citato AMP ciclico o CTP ciclico (cyclic cytidine monophosphate), la struttura del GMP ciclico è decisiva per le sue proprietà chimiche e l'attività biologica, oltre a renderlo più stabile della sua controparte.
Questo nucleotide è prodotto da un enzima noto come guanilil ciclasi ed è in grado di attivare cascate di segnalazione di protein chinasi GMP cicliche dipendenti, in modo simile all'AMP ciclico.
È stato descritto non solo nei mammiferi, che sono animali altamente complessi, ma anche nei procarioti più semplici, inclusi nei regni degli eubatteri e degli archei. La sua presenza nelle piante è ancora oggetto di dibattito, ma l'evidenza suggerisce che è assente in questi organismi.
Formazione e degrado
La concentrazione intracellulare dei nucleotidi ciclici della guanina, così come quella dell'adenina, è estremamente bassa, soprattutto se confrontata con i loro analoghi non ciclici che sono mono-, di- o trifosfato.
Tuttavia, i livelli di questo nucleotide possono essere alterati selettivamente in presenza di determinati stimoli ormonali e altri fattori che si comportano come messaggeri primari.
Il metabolismo della GMP ciclica è parzialmente indipendente dal metabolismo dell'AMP ciclico e di altri nucleotidi analoghi. Questo è prodotto da GTP da un sistema enzimatico noto come guanilil ciclasi o guanilato ciclasi, che è un enzima parzialmente solubile nella maggior parte dei tessuti.
Gli enzimi guanilato ciclasi sono responsabili della "ciclizzazione" del gruppo fosfato in posizione 5 'del residuo zuccherino (ribosio), provocando il legame dello stesso fosfato a due diversi gruppi OH nella stessa molecola.
Questo enzima è molto abbondante nell'intestino tenue e nei polmoni dei mammiferi e la fonte più attiva si trova nello sperma di una specie di riccio di mare. In tutti gli organismi studiati, dipende da ioni manganese bivalenti, che lo differenziano dalle adenilate ciclasi, che dipendono dal magnesio o dallo zinco.
La degradazione del GMP ciclico è mediata da fosfodiesterasi nucleotidiche cicliche che non sembrano essere specifiche, poiché è stato dimostrato che gli stessi enzimi sono in grado di utilizzare sia l'AMP ciclico che il GMP ciclico come substrati idrolizzabili.
Entrambi i processi, formazione e degradazione, sono attentamente controllati a livello intracellulare.
Struttura
La struttura del GMP ciclico non è significativamente diversa da quella di altri nucleotidi ciclici. Come suggerisce il nome (guanosina 3 ', 5'-monofosfato) ha un gruppo fosfato attaccato all'ossigeno nel carbonio nella posizione 5' di uno zucchero ribosio.
Detto zucchero ribosio è contemporaneamente legato alla base azotata dell'anello guaninico eterociclico mediante un legame glicosidico con il carbonio nella posizione 1 'del ribosio.
Il gruppo fosfato che è attaccato all'atomo di ossigeno nella posizione 5 'del ribosio viene trasfuso attraverso un legame fosfodiestere, che si verifica tra lo stesso gruppo fosfato e l'ossigeno del carbonio nella posizione 3' del ribosio, formando così un 3'-5'- fosfato "trasfuso" (3'-5'- fosfato trasfuso).
La fusione del gruppo fosfato o la sua "ciclizzazione" provoca un aumento della rigidità della molecola, poiché limita la libera rotazione dei legami nell'anello furano del ribosio.
Come anche per l'AMP ciclico, il legame glicosidico tra l'anello di guanina e il ribosio e la sua libertà di rotazione sono parametri strutturali importanti per il riconoscimento specifico della GMP ciclica.
Caratteristiche
A differenza delle molte e altamente varie funzioni che hanno altri nucleotidi ciclici analoghi come l'AMP ciclico, la funzione di GMP ciclico è un po 'più limitata:
1-Partecipa ai processi di segnalazione in risposta alla stimolazione luminosa dei pigmenti visivi. La sua concentrazione viene modificata per l'attivazione di una proteina G che percepisce lo stimolo luminoso e interagisce con una fosfodiesterasi ciclica GMP-dipendente.
I cambiamenti nei livelli di questo nucleotide alterano la permeabilità della membrana delle cellule oculari a forma di bastoncello agli ioni sodio, causando altri cambiamenti che terminano la trasmissione dello stimolo al nervo ottico.
2-Ha funzioni nella contrazione muscolare e nel ciclo di rilassamento della muscolatura liscia in risposta all'ossido nitrico e ad altri composti chimici di varia natura.
3-Un aumento della sua concentrazione dovuto alla risposta ai peptidi natriuretici è correlato alla regolazione del movimento degli ioni sodio e acqua attraverso le membrane cellulari.
4-In alcuni organismi, il GMP ciclico può competere con l'AMP ciclico per la fosfodiesterasi nucleotidica ciclica e l'aggiunta di GMP ciclico può contribuire ad aumentare la concentrazione di AMP ciclico riducendone la degradazione.
I 5-batteri come E. coli aumentano i loro livelli di GMP ciclico quando esposti a chemio-attrattivi, indicando che questo nucleotide è coinvolto nei processi di segnalazione in risposta a questi stimoli chimici.
6-È stato determinato che la GMP ciclica ha anche importanti implicazioni nei processi di vasodilatazione e di erezione nei mammiferi.
I canali ionici 7-Molti gate (calcio e sodio) sono regolati da ligandi intracellulari che utilizzano specificamente GMP ciclico.
Riferimenti
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