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Lexikon der Biologie: cAMP

cAMP, c-AMP, cyclo-AMP, Abk. für zyklisches Adenosinmonophosphat (zyklisches Adenosin-3´,5´-monophosphat), zyklische Adenylsäure, einuniverseller Effektor zur Regulation von Enzym- und Genaktivitäten. Es wirkt als intrazellulärer chemischer Botenstoff (second messenger, sekundäre Boten) zwischen dem Plasmalemma, wo es durch Adenylat-Cyclase aus ATP (Adenosintriphosphat) unter Abspaltung von Pyrophosphat gebildet wird, und bestimmten Enzymsystemen des Plasmas bzw. bestimmten Faktoren des Zellkerns. Die cAMP-Kaskade dient der intrazellulären Signaltransduktion, wobei durch cAMP die Proteinkinase A (cAMP-abhängige Proteinkinase) aktiviert wird, deren Phosphorylierungsaktivität zu einer Verstärkung des eingehenden Signals führt. Die spezifische Hydrolyse der 3´-Phosphatester-Gruppierung und damit Inaktivierung von cAMP zu Adenosinmonophosphat (AMP) erfolgt durch die cAMP-Phosphodiesterase. – cAMP war der erste second messenger, der um 1960 von E.W. Sutherland entdeckt wurde. Im Rahmen von Untersuchungen zum Abbau von Glykogen in der Leber gelang ihm der Nachweis, daß Adrenalin an Rezeptoren auf der Oberfläche von Leberzellen bindet und damit die Bildung von cAMP auslöst. Inzwischen sind viele andere Hormone bekannt, deren Wirkung über cAMP vermittelt wird, u. a. Adiuretin, adrenocorticotropes Hormon, Glucagon, Noradrenalin oder Parathormon. Die cAMP-abhängige Proteinkinase, Substrat für cAMP im Plasma eukaryotischer Zellen, phosphoryliert spezifische Zielproteine an Serin- und Threoninresten und verändert damit deren Aktivität. Entsprechend dem zell- und gewebetypischen Stoffwechselgeschehen ist die Wirkung der cAMP-abhängigen Proteinkinase vielfältig; z. B. führt die Phosphorylierung von Enzymen in der Leber zum Abbau von Glykogen und zur Hemmung der Glykogensynthese, im Magen zu gesteigerter Salzsäureproduktion, in Epithelzellen zur Öffnung von Chloridkanälen, in Nervenzellen zur Modulation von spannungsabhängigen Ionenkanälen. Außerdem stimuliert die cAMP-abhängige Proteinkinase die Expression verschiedener Gene durch Phosphorylierung des TranskriptionsfaktorsCREB an einem Serinrest. Die Wirkung von cAMP ist vor allem für Eukaryoten und hier besonders für Wirbeltiere beschrieben (Adenosinmonophosphat [Tab.]). Inzwischen hat sich auch eine lange umstrittene Bedeutung von cAMP in Höheren Pflanzen bestätigt: Die Adenylat-Cyclase und eine Reihe regulatorischer Funktionen für cAMP (z. B. Enzyminduktion während der Samenreifung, Vermittlung des Auxinsignals [Auxine] zur Zellstreckung beim Sproßwachstum) wurden nachgewiesen. Bei Pilzen ist cAMP u. a. an der Regulation der Glykolyse beteiligt, bei Dictyostelium discoideum (Dictyostelium) hat cAMP chemotaktische Wirkung (cAMP-Rezeptor, Chemotaxis). Bei Bakterien steigt die cAMP-Konzentration bei Mangel an Kohlenhydraten an und vermittelt über das cAMP bindende Protein (CAP) die Transkription entsprechender Gene. Adenosinmonophosphat (Abb.), Calcium, Calmodulin, Genregulation.

M.B.

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