本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 简介 在哺乳动物组织和体液中,有第二种嘌呤核苷环一阀悼碑磷酸即cGMP的存在,它是在证实cAMP有重要调节作用,几年后被证明了的。曾经有人认为cGMP也可能作为第二信使,特别是作为其效应与以cAMP为媒介的激素相对抗的那些激素的信使。Goldberg等,(1975) 建议cAMP与cGMP的作用通常可能是协同作用,但在“双向”生物体几重应煮系中则呈现相反的调节影响。现已证明很多种激素和其他的操纵物影响许多组织中cOMP的含量,而且还发现了cGMP的改变是与同时发生的cAMP的改变相反这一般规律不同的例外情况。关于cGMP的代谢意义和作用方式的资料主要是按寻求与cAMP类似之处而得到的,虽然这种探讨方式的局限性已经言人强调(Goldberg和HaddOX,1977)。 组织中cGMP的含量往往低于cAMP的含量,而且由于激素所产生的含量变化常常很小并且是瞬间的,但由于高度敏感和特异的放射免疫测定法的发展,使cGMP测定中最初所遇到的方法学上的困难得以克服 [2] 。 合成途径 鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase, GC)可将三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate, GTP)催化为cGMP。其中,与膜受体结合的鸟苷酸环化酶和可以在膜受体与肽类激素(如心房钠尿肽)结合后被激活。而胞质中的游离鸟苷酸环化酶可被NO激活进而合成cGMP。 cGMP的信号途径 动物细胞中还存在另一类与cAMP起拮抗作用的信使,称环磷酸鸟苷酸(cGMP),由鸟苷酸环化酶(GC)分解GTP产生,但其含量还不到cAMP的1/10。GC多为膜中可溶性蛋白,与受体分开存在。已知细胞中的cGMP和cAMP浓度和作用相对抗,如当胞内cAMP水平升高时,糖匙谜愚原分解成葡萄糖;而cGMP升高则促葡萄糖合成糖原。cAMP升高,促细胞基因表达合成特异蛋白质,使细胞分化;cGMP升高则加快DNA复制,细胞分裂增殖。但细胞中cGMP的信号机制仍知之甚少。仅知eGMP能活化胞内蚤白激酶G(G一激酶),磷酸化相应的靶蛋白,引起细胞效应。在cGMP信号途径中研究较多的是脊椎动物视杆细胞的光感效应。在暗处,细翻内cGMP合成增加,cGMP水平升高,cGMP直接与视杆细胞膜上Na+通道结合,使Na+通道开放,Na+入胞,使膜去极化,产生光感效应。在亮处,光子与视杆细胞膜的视紫红质(rhodapsin,Rh),即光受体结合,Rh被活化,构象改变,偶联并活化光的转导蛋白(trans—ducin,Gt),Gt蛋白的a亚单位(Gtα)被活化,改变结合GDP为GTP,构象改变,与βγ脱离,Gtα活化依赖cGMP一磷酸二酯酶(cGMP—PDE),水解cGMP,使cGMP水平下降,Na+通道关闭,细胞超极化,光信号转变成电信号,这就是视杆细胞对光敏感的原因 [3] 。 生理效应 鸟苷酸环化酶通常参与细胞膜离子通道的开启、糖原分解、细胞凋亡以及舒张平滑肌。血管平滑肌的舒张可以使血管扩张进而润遥慨增加血流量。 降解途径 和大多数漏放环化核苷酸一样,环磷酸鸟苷可以被磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDE)水解为5'-磷酸鸟苷。 细胞内信使 环磷酸鸟苷(cyclic GMP,cGMP)为广泛存在于动物细胞的胞内信使(第二信使),其他重要的第二信使还包括:cAMP(环磷酸腺苷)、二脂酰甘油(DAG)、厚蒸催三磷酸肌醇(渗榜捉纹IP3)和钙离子等。cGMP是由鸟苷酸环化酶(GC)催化并水解GTP(三磷酸鸟苷)后形成的。cGMP可被细胞中的磷酸二酯酶(PDE)水解,因此细胞中cGMP的含量高低受GC与PDE的双重调节。作用的靶分子:PDE。在很多类型的细胞中,存在cGMP激活型PDE及cGMP抑制型PDE。cGMP可通过激活或抑制上述PDE来调节cAMP的浓度及cAMP/PKA信号通路。(注PKA即依赖cAMP的的蛋白激酶A,cAMP-dependent protein kinase A)环化核苷酸门控阳离子通道。在视网膜及嗅觉系统中,cGMP可通过变构作用,开放环化核苷酸阳离子门控通道(CNC),后者对于上述感觉信号的产生是至关重要的。PKG(cGMP依赖蛋白激酶G,cGMP-dependent protein kinase G)。在多数细胞中,cGMP作用的主要靶分子是PKG。PKG也称G激酶(G kinase,GK)。此外,cGMP还影响有其他一些生物学功能,如肠分泌,肾素释放与骨生长。