Hauptunterschied – cAMP vs. cGMP
Second Messenger sind die Moleküle, die die Signale von Rezeptoren empfangen und an Zielmoleküle innerhalb der Zelle weiterleiten. Zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) und zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) sind prominente Second Messenger im Gehirn. Sie sind an verschiedenen biologischen Reaktionen im Gehirn beteiligt. Diese beiden Moleküle sind Komponenten im Sign altransduktionsweg, die die Stärke des Signals verstärken und auf die Zielzellen übertragen können. Bei Empfang eines Signals durch die Rezeptoren steigt die Konzentration dieser Moleküle in der Zelle und führt zur Veränderung eines oder mehrerer Enzyme in der Zelle. Der Hauptunterschied zwischen cAMP und cGMP besteht darin, dass cAMP durch Adenylylcyclase aus ATP synthetisiert wird und die cAMP-Synthese durch die Aktivierung von G-Proteinen in der Zellmembran stimuliert wird, während cGMP durch Guanylylcyclase aus GTP synthetisiert und durch Stickoxide aktiviert wird.
Was ist cAMP?
Zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) ist ein sekundärer Botenstoff, der für viele biologische Prozesse in den Zellen unerlässlich ist. Es ist ein zyklisches Nukleotid, das von ATP abgeleitet ist. Es ist von Natur aus hydrophil. cAMP wird in vielen verschiedenen Organismen zur intrazellulären Sign altransduktion verwendet. Die cAMP-Synthese wird durch das Enzym Adenylylcyclase in der Zellmembran katalysiert. cAMP vermittelt den Signalweg, der mit G-Proteinen in der Zellmembran gekoppelt ist. Wenn ein Signalmolekül an die Rezeptoren des G-Proteins bindet, aktiviert und induziert es das Adenylylcyclase-Enzym. Dann wandelt das Enzym ATP in Gegenwart von Mg2+-Ionen in cAMP um. cAMP vermittelt die Signalübertragung, indem es als Second Messenger zwischen G-Protein und Zielmolekül fungiert.cAMP ist in der Lage, die Signalstärke zu verstärken und verschiedene Proteinkinase-A-Enzyme in der Zelle zu aktivieren. Dieser cAMP-abhängige Weg ist wichtig für viele lebende Organismen und viele zelluläre Prozesse. Sie ist auch als G-Protein-gekoppelte Rezeptor-ausgelöste Signalkaskade bekannt. Nach der Signalübertragung erfolgt die Entfernung bzw. der Abbau von cAMP, da es nicht weiter benötigt wird. Am häufigsten wird cAMP durch Phosphodiesterasen in der Zelle in 5′-AMP umgewandelt.
Abbildung 01: cAMP als Second Messenger
Was ist cGMP?
Zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) ist eine andere Art von sekundärem Botenstoff, der im Zellsignalweg vorkommt. Es ist ein hydrophiles Molekül, das von GTP abgeleitet ist. Die cGMP-Synthese wird durch das Enzym Guanylylcyclase in den Zellen katalysiert. cGMP fungiert als Second Messenger in der Zellkommunikation, hauptsächlich durch die Aktivierung intrazellulärer Proteinkinasen. Als Reaktion auf ein Signal (Stickstoffmonoxid oder membranundurchlässiges Peptidhormon) wandelt Guanylylcyclase GTP in cGMP um, um Proteinkinasen zu aktivieren. Dieser Prozess ist als cGMP-abhängiger Weg bekannt und ist nicht wie ein cAMP-abhängiger Weg in Zellen für die Signalübertragung üblich. cGMP wird durch Phosphodiesterase-Enzyme wieder in GTP umgewandelt und aus dem System entfernt.
Abbildung 02: cGMP im Sign altransduktionsweg
Was ist der Unterschied zwischen cAMP und cGMP?
cAMP vs. cGMP |
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| cAMP wird aus ATP synthetisiert. | cGMP wird aus GTP synthetisiert. |
| Enzym, das die Synthese katalysiert | |
| Synthese wird durch Adenylylcyclase katalysiert. | Synthese wird durch Guanylylcyclase katalysiert. |
| Anwesenheit in Zellen | |
| Dies zeigt eine höhere Konzentration in den meisten Geweben im Vergleich zu cGMP | Dies zeigt eine niedrigere Konzentration in den meisten Geweben. |
Zusammenfassung – cAMP vs. cGMP
cAMP und cGMP sind hydrophile zyklische Nukleotide, die in Zellen als Second Messenger in der Zellkommunikation wichtig sind. Diese Moleküle empfangen und leiten Signale von Rezeptoren an Zielmoleküle innerhalb der Zelle weiter. cAMP und cGMP sind im Gehirn stärker ausgeprägt und an verschiedenen biologischen Reaktionen beteiligt, die im Gehirn auftreten. Beide sind in der Lage, die Aktivität von Neuronen zu regulieren, Stoffwechselvorgänge zu steuern, chemische und elektrische Signalkaskaden zu ermöglichen usw. Sie sind auch in der Lage, Ionenkanäle und mehrere Proteinkinasen zu aktivieren. Der Unterschied zwischen cAMP und cGMP besteht darin, dass cAMP ein Derivat von ATP ist, während cGMP ein Derivat von GTP ist.
