Unterschied zwischen cAMP und cGMP

Schlüsseldifferenz - cAMP vs. cGMP
 

Zweite Botenstoffe sind die Moleküle, die die Signale von Rezeptoren empfangen und an Zielmoleküle in der Zelle weiterleiten. Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) und cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) sind prominente Second Messenger im Gehirn. Sie sind an verschiedenen biologischen Reaktionen im Gehirn beteiligt. Diese beiden Moleküle sind Bestandteile des Signalübertragungsweges, die die Signalstärke 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 ist das cAMP wird aus dem ATP durch Adenylylcyclase synthetisiert und die cAMP-Synthese wird durch Aktivierung von G-Proteinen in der Zellmembran stimuliert während cGMP wird aus GTP durch Guanylylcyclase synthetisiert und durch Stickoxide aktiviert.

INHALT
1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist CAMP?
3. Was ist cGMP?
4. Side-by-Side-Vergleich - cAMP vs. cGMP
5. Zusammenfassung

Was ist CAMP??

Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) ist ein zweiter 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 für die intrazelluläre Signaltransduktion in vielen verschiedenen Organismen 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 in Gegenwart von Mg ATP in cAMP um²⁺ Ionen. cAMP vermittelt die Signalübertragung, indem es als Second Messenger zwischen G-Protein und Zielmolekül fungiert. cAMP kann die Signalstärke verstärken und verschiedene Proteinkinase-A-Enzyme in der Zelle aktivieren. Dieser cAMP-abhängige Weg ist für viele lebende Organismen und viele zelluläre Prozesse wichtig. Es ist auch als G-Protein-gekoppelte, durch Rezeptoren ausgelöste Signalkaskade bekannt. Nach der Signalübertragung erfolgt die Entfernung oder Degradation 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 zweiter Bote

Was ist cGMP??

Cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) ist ein anderer Typ eines zweiten Botenstoffs, der im Zellsignalweg gefunden wird. Es ist ein hydrophiles Molekül, das von GTP abgeleitet ist. Die cGMP-Synthese wird durch das Enzym namens Guanylylcyclase in den Zellen katalysiert. cGMP wirkt als zweiter Botenstoff in der Zellkommunikation, meist durch Aktivierung von intrazellulären Proteinkinasen. In Reaktion auf ein Signal (Stickoxid oder membranundurchlässiges Peptidhormon) wandelt Guanylylcyclase GTP in cGMP um, um Proteinkinasen zu aktivieren. Dieser Prozess ist als cGMP-abhängiger Weg bekannt und ist in Zellen für die Signalübertragung nicht üblich wie ein cAMP-abhängiger Weg. cGMP wird durch Phosphodiesterase-Enzyme wieder in GTP umgewandelt und aus dem System entfernt.

Abbildung 02: cGMP im Signalübertragungsweg

Was ist der Unterschied zwischen cAMP und cGMP??

cAMP vs. cGMP
cAMP wird aus ATP synthetisiert.	cGMP wird aus GTP synthetisiert.
Enzym, das die Synthese katalysiert
Die Synthese wird durch Adenylylcyclase katalysiert.	Die Synthese wird durch Guanylylcyclase katalysiert.
Präsenz in Zellen
Dies zeigt eine höhere Konzentration in den meisten Geweben im Vergleich zu cGMP	Dies zeigt eine geringere Konzentration in den meisten Geweben.

Zusammenfassung - cAMP vs cGMP

cAMP und cGMP sind hydrophile zyklische Nukleotide, die in der Zelle als Second Messenger für die Zellkommunikation wichtig sind. Diese Moleküle empfangen und leiten Signale von Rezeptoren an Zielmoleküle in der Zelle weiter. cAMP und cGMP sind stärker im Gehirn und an verschiedenen biologischen Reaktionen im Gehirn beteiligt. Beide sind in der Lage, die Aktivität von Neuronen zu regulieren, Stoffwechselprozesse zu steuern, chemische und elektrische Signalkaskaden zu unterstützen usw. Sie können auch Ionenkanäle und verschiedene Proteinkinasen aktivieren. Der Unterschied zwischen cAMP und cGMP besteht darin, dass cAMP ein Derivat von ATP ist, während cGMP ein Derivat von GTP ist.

Verweise
1. Duman, Ronald S. "Funktionale Rollen für cAMP und cGMP". Neurochemie: molekulare, zelluläre und medizinische Aspekte. 6. Ausgabe. US National Library of Medicine, 01. Januar 1999. Web. 05. April 2017
2. Fajardo, Alexandra M., Gary A. Piazza und Heather N. Tinsley. "Die Rolle der Signalwege von cyclischen Nukleotiden im Krebs: Ziele für Prävention und Behandlung." Krebserkrankungen. MDPI, März 2014. Web. 05. April 2017

Bildhöflichkeit:
1. "CREB cAMP neuron pathway" Von Evrae8 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia