L’adénylate cyclase (AC) est une enzyme impliquée dans la régulation de la réponse d’une cellule à de nombreuses hormones. Il synthétise un important régulateur cellulaire qui aide à amplifier les signaux provenant de l’extérieur de la cellule. Cette enzyme est également connue sous le nom d’adénylyl cyclase ou d’adényl cyclase.
Certaines hormones ne peuvent pas pénétrer dans les cellules et, pour agir, elles se lient aux récepteurs des membranes cellulaires. Le complexe hormone-récepteur transmet un signal à un composant à l’intérieur de la cellule. Par exemple, lorsque l’adrénaline se lie à la membrane cellulaire, son complexe récepteur se lie à une protéine G. Cela induit une modification de la structure de la protéine G, qui se lie alors à l’adénylate cyclase inactive. Si la protéine G est de type stimulant, cette liaison active l’adénosine cyclase pour catalyser la synthèse d’adénosine monophosphate cyclique (AMPc) à partir d’adénosine triphosphate (ATP).
L’AMPc est un composé répandu dans le métabolisme cellulaire, stimulant par exemple la dégradation d’un polymère de glucose stocké pour former des molécules de glucose qui circulent dans le sang. Il est connu comme un messager secondaire intracellulaire, car il transmet des signaux de l’extérieur de la cellule à la machinerie intracellulaire. L’activité de nombreuses enzymes est régulée par l’ajout d’un groupe phosphate, et l’une des activités de l’AMPc est d’activer un groupe d’enzymes connu sous le nom de protéine kinase A, qui ajoutent des groupes phosphate à d’autres enzymes. L’ajout d’un groupe phosphate est connu sous le nom de phosphorylation et peut activer ou réprimer l’activité d’une enzyme.
Chaque molécule d’AMPc peut activer environ 100 molécules de protéine kinase A. Ensuite, cette enzyme activée peut phosphoryler environ le même nombre d’enzymes supplémentaires, qui phosphorylent ensuite d’autres enzymes. Ainsi, au fur et à mesure que le signal est transmis, sa force augmente considérablement. Une molécule d’adrénaline agissant par l’intermédiaire de l’adénylate cyclase peut entraîner l’activation de centaines de milliers d’enzymes dans la cellule. Cette augmentation est appelée amplification.
Il existe dix types différents d’adénylate cyclase identifiés à ce jour chez les mammifères. Ils varient considérablement dans leur mode de régulation et le type de tissu dans lequel ils sont exprimés. Cela montre la grande complexité du système d’activation de l’adénylate cyclase. Certaines enzymes ont besoin de calcium, en plus des protéines G, pour stimuler leur activité. D’autres protéines G sont inhibitrices.
Un grand nombre d’hormones agissent soit pour augmenter soit pour diminuer les concentrations d’AMPc. Les hormones supplémentaires qui agissent par l’intermédiaire de l’adénylate cyclase comprennent le glucagon, la gastrine, la sécrétine, les hormones hypophysaires et la calcitonine. Il est important pour le métabolisme de la cellule que les niveaux d’AMPc soient étroitement régulés.
De nombreuses bactéries pathogènes perturbent les concentrations d’AMPc en sécrétant des toxines. Par exemple, la toxine cholérique stimule l’adénylate cyclase. Son activité prolongée entraîne une déshydratation extrême, qui peut être mortelle.