Co to jest fosfodiesteraza?
Fosfodiesteraza jest rodzajem enzymu, który katalizuje cięcie wiązania fosforanowego nici nukleotydowych, takich jak DNA lub RNA. Wiele enzymów może przeprowadzić tę reakcję. Termin ten jest jednak zwykle stosowany do fosfodiesteraz, które rozszczepiają cykliczne nukleotydy, które są ważne dla przekazywania sygnałów w komórce. Enzymy te znane są jako cykliczne fosfodiesterazy nukleotydowe (PDE). Inhibitory fosfodiesterazy można stosować jako leki i są one dostępne w handlu w leczeniu zaburzeń erekcji u mężczyzn i innych dolegliwości.
Nukleotyd jest związkiem, który ma aromatyczną zasadę zawierającą azot, cukier, którym jest ryboza lub dezoksyryboza, i grupę fosforanową. DNA i RNA są długimi łańcuchami nukleotydów, przy czym każdy nukleotyd jest połączony sekwencyjnie z następnym i są polimerami. Wiązanie wiązań fosforanowych jest ważną częścią polimeryzacji tych łańcuchów nukleotydowych. Cykliczne nukleotydy mają dwie grupy fosforanowe połączone z grupą rybozową w dwóch różnych miejscach. To powoduje, że związek jest cykliczny, umożliwiając mu różne wiązanie białek.
Dwa cykliczne nukleotydy we wszystkich komórkach to cykliczny AMP (cAMP) i cykliczny GMP (cGMP). Mają jedną bazę, odpowiednio, adeniny i guaniny. Związki te reagują w wielu różnych procesach komórkowych i są znane jako wtórni posłańcy . Pierwszy sygnał jest przekazywany z zewnątrz komórki przez wiązanie hormonu lub neuroprzekaźnika. Wiązanie to następnie powoduje wzrost stężeń cAMP lub cGMP, co znacznie wzmacnia wielkość oryginalnego sygnału.
Cykliczne fosfodiesterazy nukleotydowe degradują cykliczny nukleotyd przez rozszczepienie wiązania fosforanowego, które utrzymuje cykliczny nukleotyd. Jest to znane jako rozszczepienie wiązania fosfodiestrowego i powoduje degradację cyklicznego nukleotydu. Degradacja ta reguluje czas trwania, lokalizację i amplitudę sygnalizacji związku.
Istnieje wiele rodzajów tej klasy fosfodiesterazy, specjalizującej się w różnych funkcjach. Od 2010 roku wiadomo, że ssaki mają 11 rodzin genów cyklicznej nukleotydowej fosfodiesterazy. Geny stanowią plan produkcji białka i szacuje się, że w komórkach ssaków znajduje się ponad 50 różnych białek cyklicznej fosfodiesterazy.
PDE różnią się pod wieloma względami, w tym z ich właściwościami biochemicznymi i od których cyklicznych nukleotydów mogą oddziaływać. Są to kryteria stosowane do przypisywania ich do rodzin. Niektóre degradują tylko cAMP, podczas gdy inne wpływają tylko na cGMP. Inne PDE mogą degradować oba te cykliczne nukleotydy.
Różnorodność reakcji, na które wpływają te enzymy, czyni je obiecującymi celami w terapii lekowej. Hamowanie PDE przedłuża reakcję, w której pośredniczy cykliczny nukleotyd. Najbardziej znanym rodzajem inhibitora cyklicznej nukleotydowej fosfodiesterazy jest ten, który wpływa na rodzinę piątą, co hamuje degradację cGMP. Leki te to sildenafil, lepiej znany jako Viagra®; tadalafil, znany również jako Cialis®; i wardenafil, bardziej znany jako Levitra®. Ta grupa inhibitorów fosfodiesterazy jest stosowana w leczeniu zaburzeń erekcji u mężczyzn - a ostatnio w innych stanach, takich jak wysokie ciśnienie krwi.
W przeciwieństwie do tego inhibitory z rodziny trzeciej stosuje się w leczeniu ostrej niewydolności serca. Ten typ enzymu zwiększa aktywność cAMP i jest hamowany przez cGMP. Lekami tymi są milrinon, marka Primacor ™ i inamrinone, znany również jako Inocor®. Cylostazol, podobnie jak Pletal®, jest kolejnym lekiem w tej klasie i jest stosowany w leczeniu choroby tętnic obwodowych.
Funkcje wielu nowo odkrytych rodzin fosfodiesterazy cyklicznego nukleotydu są nieznane. Ostatnie prace zidentyfikowały zapalenie jako obszar regulacji, który może obejmować niektóre z tych enzymów. Sugeruje to, że będzie więcej celów interwencji choroby, gdy biochemia i funkcja tych enzymów zostaną lepiej poznane.