Ciklikus guanozin-monofoszfát

Ciklikus guanozin-monofoszfát

Guanozin-3′,5′-(hidrogén-foszfát)

2-Amino-9-[(4aR,6R,7R,7aS)-2,7-dihidroxi-2-oxotetrahidro-2H,4H-2λ⁵-furo[3,2-d][1,3,2]dioxafoszfol-6-il]-3,9-dihidro-6H-purin-6-on

Más nevek

cGMP; 3′,5′-Ciklikus GMP; Guanozin-ciklikus monofoszfát; Ciklikus 3′,5′-GMP; Guanozin-3′,5′-ciklikus foszfát

Kémiai azonosítók

SMILES
O=C4/N=C(/N)Nc1c4ncn1[C@@H]2O[C@@H]3COP(=O)(O[C@H]3[C@H]2O)O

InChI
1/C10H12N5O7P/c11-10-13-7-4(8(17)14-10)12-2-15(7)9-5(16)6-3(21-9)1-20-23(18,19)22-6/h2-3,5-6,9,16H,1H2,(H,18,19)(H3,11,13,14,17)/t3-,5-,6-,9-/m1/s1

InChIKey

ZOOGRGPOEVQQDX-UUOKFMHZSA-N

Kémiai és fizikai tulajdonságok

Kémiai képlet

C₁₀H₁₂N₅O₇P

Moláris tömeg

345,21 g/mol

Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A ciklikus guanozin-monofoszfát (cGMP) a guanozin-trifoszfátból keletkező ciklikus nukleotid. A ciklikus adenozin-monofoszfáthoz hasonlóan sejten belüli hírvivő. Valószínűleg sejtbeli fehérjekinázokat aktivál a membránon át nem haladó peptidhormonok külső sejtfelszínhez való kapcsolódására válaszolva.^[1] Ezzel a cGMP a simaizmot ellazíthatja.^[2] A vizelet cGMP-koncentrációjának mérésével határozható meg a vesefunkció és a diabétesz.^[3]

Szintézis

A guanilát-cikláz (GC) katalizálja a cGMP-szintézist. Ez a guanozin-trifoszfátot alakítja cGMP-vé. A peptidhormonok, például az atrialis nátriuretikus faktor aktiválják a membránkötött GC-t, míg az sGC-t jellemzően nitrogén-monoxid aktiválja a cGMP-szintézist stimulálandó. Az sGC-t az ODQ (1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]kinoxalin-1-on) gátolja.^[4]

Funkciók

A cGMP az ioncsatorna-vezetőképesség, a glikogenolízis és az apoptózis fontos szabályzója. Ezenkívül a simaizomszövetet lazítja. Az erek simaizmainak lazítása vasodilatatiót és megnövekedett vérkeringést okoz. A striatum preszinaptikus végeiben a cGMP irányítja a neurotranszmitter-kibocsátást.^[5]

A cGMP sejten belüli hírvivő a fototranszdukcióban. Az emlősszem fotoreceptoraiban a fény jelenléte aktiválja a cGMP-bontó foszfodiészterázt. A nátriumion-csatornák cGMP-kapusak, tehát a cGMP-bomlás a nátriumcsatornák zárását okozza, a fotoreceptorok membránjának hiperpolarizációját és a fényinger agyba küldését okozva.^[6]

A cGMP közvetíti az V. agykérgi réteg piramissejtjeinek apikális dendritjeinek bekapcsolását a szemaforin-3A felé.^[7] Míg a piramissejtek axonjait a Sema3a taszítja, az apikális dendriteket vonzza. Ezt az oldékony guanilát-cikláz nagyobb szintje okozza. Az SGC cGMP-t hoz létre, kémiai aktivációk sorozatát okozva, melyek a Sema3a-vonzást okozzák. Az sGC hiánya okozza a Sema3a-tól való taszítást. Ez biztosítja a strukturális polarizációt, és ez az embrionális fejlődésben történik.

A cGMP a cAMP-hoz hasonlóan a szaglóreceptorok által kapott szagbemenet esetén is keletkezik. Ez lassan keletkezik, de hosszabb életű a cAMP-nál, ami hosszú távú sejtválaszokra utal, például hosszú távú potenciációra. A cGMP-t a membrán- és az oldékony guanilát-cikláz is szintetizálja. Tanulmányok szerint a szaglóidegben az sGC nitrogén-monoxid általi aktivációja miatt keletkezik cGMP. A cGMP nagyobb cAMP-mennyiséget is igényel, és a két hírvivő kapcsolatának oka a sejten belüli nagyobb kalciumszint lehet.^[8]

Bomlás

Számos ciklikusnukleotid-foszfodiészteráz (PDE) képes a cGMP bontására a cGMP 5'-GMP-vé való hidrolízisével. A PDE-5, -6 és -9 cGMP-specifikusak, a PDE-1, -2, -3, -10 és -11 képes cAMP és cGMP hidrolízisére.

A foszfodiészteráz-inhibitorok gátolják a cGMP-bomlást, erősítve vagy tartósítva hatásait. Például a szildenafil és hasonló gyógyszerek erősítik a cGMP vasodilatatiós hatásait a corpus cavernosumban a PDE-5 gátlásával. Ezt erekciós zavar ellen használják, azonban a szer képes a PDE-6 gátlására a retinában (de kevésbé, mint a PDE-5-ére). Ez a látás csökkenését okozhatja, de valószínűtlen, hogy gyakori feladatok ellátását megnehezítené, kivéve ha egyes tárgyak már nehezen láthatók.^[9] E hatás más PDE-5-gátlók, például tadalafil esetén kisebb^[10]

Fehérjekináz-aktiváció

A PKG szerepe a sejtekben

A cGMP szerepet játszik egyes fehérjedependens kinázok szabályzásában. Például a PKG (fehérjekináz G) egy katalitikus és egy szabályzó egységből álló fehérjedimer, ahol a szabályzó egység a katalitikus aktív helyét blokkolják.

A cGMP a PKG szabályzó egységeihez kötődik, aktiválva a katalitikus egységeket, lehetővé téve szubsztrátjaik foszforilációját. Más fehérjekinázok, például a PKA aktivációjával szemben a PKG aktiválódik, de a katalitikus és a szabályzó egységek nem válnak külön.^[11]

Jegyzetek

↑ S. H. Francis, J. D. Corbin (1999. augusztus 1.). „Cyclic nucleotide-dependent protein kinases: intracellular receptors for cAMP and cGMP action”. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences 36 (4), 275–328. o. DOI:10.1080/10408369991239213. PMID 10486703.
↑ J. A. Carvajal, A. M. Germain, J. P. Huidobro-Toro, C. P. Weiner (2000. szeptember 1.). „Molecular mechanism of cGMP-mediated smooth muscle relaxation”. Journal of Cellular Physiology 184 (3), 409–420. o. DOI:<409::aid-jcp16>3.0.co;2-k 10.1002/1097-4652(200009)184:3<409::aid-jcp16>3.0.co;2-k. PMID 10911373.
↑ L. Chaykovska, F. Heunisch, G. von Einem, C. F. Hocher, O. Tsuprykov, M. Pavkovic, P. Sandner, A. Kretschmer, C. Chu, S. Elitok, J. P. Stasch, B. Hocher (2018. április 12.). „Urinary cGMP predicts major adverse renal events in patients with mild renal impairment and/or diabetes mellitus before exposure to contrast medium”. PLOS ONE 13 (4), e0195828. o. DOI:10.1371/journal.pone.0195828. PMID 29649334. PMC 5896998.
↑ J. Garthwaite, E. Southam, C. L. Boulton, E. B. Nielsen, K. Schmidt, B. Mayer (1995. augusztus 1.). „Potent and selective inhibition of nitric oxide-sensitive guanylyl cyclase by 1H-[1,2,4oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one]”. Molecular Pharmacology 48 (2), 184–188. o. PMID 7544433.
↑ T. Fieblinger, A. Perez-Alvarez, P. J. Lamothe-Molina, C. E. Gee, T. G. Oertner (2022. augusztus 1.). „Presynaptic cGMP sets synaptic strength in the striatum and is important for motor learning”. EMBO Reports 23 (8), e54361. o. DOI:10.15252/embr.202154361. PMID 35735260. PMC 9346481.
↑ R. L. Brown, T. Strassmaier, J. D. Brady, J. W. Karpen (2006). „The pharmacology of cyclic nucleotide-gated channels: emerging from the darkness”. Current Pharmaceutical Design 12 (28), 3597–3613. o. DOI:10.2174/138161206778522100. PMID 17073662. PMC 2467446. NIHMSID: NIHMS47625.
↑ F. Polleux, T. Morrow, A. Ghosh (2000. április 1.). „Semaphorin 3A is a chemoattractant for cortical apical dendrites”. Nature 404 (6778), 567–573. o. DOI:10.1038/35007001. PMID 10766232.
↑ M. Pietrobon, I. Zamparo, M. Maritan, S. A. Franchi, T. Pozzan, C. Lodovichi (2011. június 1.). „Interplay among cGMP, cAMP, and Ca2+ in living olfactory sensory neurons in vitro and in vivo”. The Journal of Neuroscience 31 (23), 8395–8405. o. DOI:10.1523/JNEUROSCI.6722-10.2011. PMID 21653844. PMC 6623327.
↑ A. Stockman, L. T. Sharpe, A. Tufail, P. D. Kell, C. Ripamonti, G. Jeffery (2007. június 1.). „The effect of sildenafil citrate (Viagra) on visual sensitivity”. Journal of Vision 7 (8), 4. o. DOI:10.1167/7.8.4. PMID 17685811.
↑ A. Daugan, P. Grondin, C. Ruault, A. C. Le Monnier de Gouville, H. Coste, J. M. Linget, J. Kirilosky, F. Hyafil, R. Labaudinière (2003. október 1.). „The discovery of tadalafil: a novel and highly selective PDE5 inhibitor. 2: 2,3,6,7,12,12a-hexahydropyrazino[1',2':1,6]pyrido[3,4-b]indole-1,4-dione analogues”. Journal of Medicinal Chemistry 46 (21), 4533–4542. o. DOI:10.1021/jm0300577. PMID 14521415.
↑ S. H. Francis, J. L. Busch, J. D. Corbin (2010. szeptember). „cGMP-dependent protein kinases and cGMP phosphodiesterases in nitric oxide and cGMP action”. Pharmacological Reviews 62 (3), 525–563. o. DOI:10.1124/pr.110.002907. PMID 20716671. PMC 2964902.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Cyclic guanosine monophosphate című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

[1] S. H. Francis, J. D. Corbin (1999. augusztus 1.). „Cyclic nucleotide-dependent protein kinases: intracellular receptors for cAMP and cGMP action”. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences 36 (4), 275–328. o. DOI:10.1080/10408369991239213. PMID 10486703.

[2] J. A. Carvajal, A. M. Germain, J. P. Huidobro-Toro, C. P. Weiner (2000. szeptember 1.). „Molecular mechanism of cGMP-mediated smooth muscle relaxation”. Journal of Cellular Physiology 184 (3), 409–420. o. DOI:<409::aid-jcp16>3.0.co;2-k 10.1002/1097-4652(200009)184:3<409::aid-jcp16>3.0.co;2-k. PMID 10911373.

[3] L. Chaykovska, F. Heunisch, G. von Einem, C. F. Hocher, O. Tsuprykov, M. Pavkovic, P. Sandner, A. Kretschmer, C. Chu, S. Elitok, J. P. Stasch, B. Hocher (2018. április 12.). „Urinary cGMP predicts major adverse renal events in patients with mild renal impairment and/or diabetes mellitus before exposure to contrast medium”. PLOS ONE 13 (4), e0195828. o. DOI:10.1371/journal.pone.0195828. PMID 29649334. PMC 5896998.

[4] J. Garthwaite, E. Southam, C. L. Boulton, E. B. Nielsen, K. Schmidt, B. Mayer (1995. augusztus 1.). „Potent and selective inhibition of nitric oxide-sensitive guanylyl cyclase by 1H-[1,2,4oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one]”. Molecular Pharmacology 48 (2), 184–188. o. PMID 7544433.

[5] T. Fieblinger, A. Perez-Alvarez, P. J. Lamothe-Molina, C. E. Gee, T. G. Oertner (2022. augusztus 1.). „Presynaptic cGMP sets synaptic strength in the striatum and is important for motor learning”. EMBO Reports 23 (8), e54361. o. DOI:10.15252/embr.202154361. PMID 35735260. PMC 9346481.

[6] R. L. Brown, T. Strassmaier, J. D. Brady, J. W. Karpen (2006). „The pharmacology of cyclic nucleotide-gated channels: emerging from the darkness”. Current Pharmaceutical Design 12 (28), 3597–3613. o. DOI:10.2174/138161206778522100. PMID 17073662. PMC 2467446. NIHMSID: NIHMS47625.

[7] F. Polleux, T. Morrow, A. Ghosh (2000. április 1.). „Semaphorin 3A is a chemoattractant for cortical apical dendrites”. Nature 404 (6778), 567–573. o. DOI:10.1038/35007001. PMID 10766232.

[8] M. Pietrobon, I. Zamparo, M. Maritan, S. A. Franchi, T. Pozzan, C. Lodovichi (2011. június 1.). „Interplay among cGMP, cAMP, and Ca2+ in living olfactory sensory neurons in vitro and in vivo”. The Journal of Neuroscience 31 (23), 8395–8405. o. DOI:10.1523/JNEUROSCI.6722-10.2011. PMID 21653844. PMC 6623327.

[9] A. Stockman, L. T. Sharpe, A. Tufail, P. D. Kell, C. Ripamonti, G. Jeffery (2007. június 1.). „The effect of sildenafil citrate (Viagra) on visual sensitivity”. Journal of Vision 7 (8), 4. o. DOI:10.1167/7.8.4. PMID 17685811.

[10] A. Daugan, P. Grondin, C. Ruault, A. C. Le Monnier de Gouville, H. Coste, J. M. Linget, J. Kirilosky, F. Hyafil, R. Labaudinière (2003. október 1.). „The discovery of tadalafil: a novel and highly selective PDE5 inhibitor. 2: 2,3,6,7,12,12a-hexahydropyrazino[1',2':1,6]pyrido[3,4-b]indole-1,4-dione analogues”. Journal of Medicinal Chemistry 46 (21), 4533–4542. o. DOI:10.1021/jm0300577. PMID 14521415.

[11] S. H. Francis, J. L. Busch, J. D. Corbin (2010. szeptember). „cGMP-dependent protein kinases and cGMP phosphodiesterases in nitric oxide and cGMP action”. Pharmacological Reviews 62 (3), 525–563. o. DOI:10.1124/pr.110.002907. PMID 20716671. PMC 2964902.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]