Cyklický di-GMP

Cyklický diguanozínmonofosfát, alebo i cyklický di-GMP, cyklický diguanylát či c-di-GMP, je druhý posol, ktorý sa účastní prenosu signálu o mnohých baktérií. Nie je známe, že by cyklický di-GMP využívali archeóny, a u eukaryotov bol pozorovaný len i "Dictyostelium". Biologický význam cyklického di-GMP bol prvýkrát odhalený, keď bol identifikovaný ako alosterický aktivátor celulózasyntázy u "Gluconacetobacter xylinus", čím dochádza k syntéze mikrobiálnej celulózy.
Štruktúra.
Cyklický diguanozínmonofosfát sa skladá z dvoch guanozínov, ktoré sú vzájomne prepojené pomocou dvoch fosfátových skupín. Skladá sa z kruhu tvoreného fosfátom, ribózou, fosfátom a ribózou, pričom na každú ribózu je naviazaná báza guanín.
Význam.
Kontakt s povrchmi vedie k zvýšeniu hladiny c-di-GMP, čo vedie k zvýšeniu transkripcie, translácie a posttranslácie exopolysacharidov (EPS) a iných extracelulárnych polymérnych zložiek matrice. U baktérií sú niektoré signály komunikované pomocou syntézy či rozkladu cyklického di-GMP. Cyklický di-GMP je syntetizovaný bielkovinami, ktoré majú diguanylátcyklázovú aktivitu. Tieto proteíny bežne obsahujú charakteristický GGDEF motív, ktorý označuje zachovávanú sekvenciu piatich aminokyselín. Rozklad cyklického diGMP je ovplyvnený bielkovinami, ktoré vykazujú fosfodiesterázovú aktivitu. Tieto bielkoviny majú EAL alebo HD-GYP aminokyselinové motívy. Medzi procesy, o ktorých je známe, že sú regulované cyklickým di-GMP, aspoň u niektorých organizmov, patrí tvorba biofilmu, motilita (obzvlášť zmena z pohyblivých organizmov na stacionárne organizmy a naopak) a tvorba virulentných faktorov.
Hladina cyklického di-GMP je regulovaný rôznymi mechanizmami. Mnohé proteíny s GGDEF, EAL alebo HD-GYP doménami majú i iné domény, ktoré sú schopné prijať signál, napríklad PAS domény. Predpokladá sa, že enzýmy, ktoré rozkladajú alebo syntetizujú cyklický di-GMP, sú lokalizované na konkrétne oblasti v bunkách, kde ovplvyňujú prijímače v obmedzenom priestore. U "Gluconacetobacter xylinus" stimuluje c-di-GMP polymerizáciu glukózy na celulózu, pretože c-di-GMP je alosterický aktivátor celulózasyntázy s vysokou afinitou. Niektoré diguanylátcyklázy sú alostericky inhibované cyklickým di-GMP.
Hladina cyklického di-GMP potom reguluje ostatné procesy pomocou rôznych mechanizmov. Ako je popísané vyššie, u "Gluconacetobacter xylinus" je celulózasyntáza alostericky aktivovaná pomocou ckylického di-GMP, čo ukazuje schopnosť regulácie enzýmovej aktivity. Bolo ukázané, že PilZ doména viaže cyklický di-GMP, a predpokladá sa, že sa účastní regulácie závislej na cyklickom di-GMP, ale nie je známy žiadny mechanizmus. Nedávne štruktúrne štúdie PilZ domén dvoch bakteriálnych druhov ukázali, že PilZ doména drasticky mení svoju konformáciu po naviazané cyklického di-GMP. To vedie k záveru, že konformačná zmena PilZ domény umožňuje reguláciu aktivity cieľových bielkovín (napríklad celulózasyntázy) pomocou cyklického di-GMP. Riboswitche, konkrétne cyklický di-GMP-I riboswitch a cyklický di-GMP-II riboswitch, regulujú expresiu génov ako odpoveď na koncentráciu cyklického di-GMP v rôznych baktériách, ale nie u všetkých baktérií, u ktorých je známe, že využívajú cyklický di-GMP.
Medzi baktérie, ktoré používajú cyklický di-GMP, patria "Caulobacter crescentus", "Pseudomonas aeruginosa", "Komagataeibacter xylinus"/"Gluconobacter xylinus", "Myxococcus xanthus", "Bdellovibrio bacteriovorus" a "Pseudomonas fluorescens".