Циклічні нуклеотиди, нуклеотиди, в молекулах яких залишок фосфорної кислоти, зв'язуючись з вуглецевими атомами рібози в 5'' і 3'' положеннях, утворює кільце; універсальні регулювальники біохімічних процесів в живих клітинах.
Циклічний 3'',5''-аденозінмонофосфат (цАМФ)
Найбільш вивчений циклічний 3'', 5''-аденозінмонофосфат (цАМФ) — білий порошок, добре розчинний у воді. цАМФ відкритий в 1957 американським біохіміком Е. Сазерлендом із співробітниками при дослідженні механізму активації ферменту фосфорилази печінки гормонами глюкагоном і адреналіном. У тканинах тварин і людини цАМФ служить посередником в здійсненні багатообразних функцій різних гормонів і ін. біологічно активних з'єднань (деяких медіаторів, токсинів, лактінов). У бактерій при недоліку в середовищі легкозасвоюваних з'єднань, наприклад глюкози, збільшується вміст цАМФ в клітці, що приводить до біосинтезу адаптивних (індукованих) ферментів, необхідних для засвоєння ін. джерел живлення. Рівень цАМФ в клітках сальмонелли Salmonella thyphimurium визначає майбутнє фага, що попав в неї (при високій концентрації цАМФ відбувається лізогенізація культури бактерій, при низькій — фаг викликає її лізис ) . У міксоамеби Dictyostelium discoideum цАМФ грає роль аттрактанта, що залучає клітки один до одного. У вищих рослин цАМФ опосередкує вплив фітохрому на синтез пігментів бетационінов (в Amaranthus paniculatus).
Концентрація цАМФ в тканинах ссавців дуже мала і складає десяті долі мікромоля на 1 кг сирої тканини (10 -7 —10 -6 міль ) . При активації аденілатциклази, що каталізує біосинтез цАМФ, або блокуванні фосфодіестерази, що здійснює гідроліз цього нуклеотиду, концентрація цАМФ в клітці швидко збільшується. Т. о., вміст цАМФ в клітці визначається співвідношенням актівностей цих двох ферментів. Зв'язок між гормоном або ін. хімічним сигналом (перший «посередник») і цАМФ (другий «посередник») здійснює т.з. аденілатциклазний комплекс, що включає рецептор, налаштований на певний гормон (або ін. біологічно активна речовина) і розташований на зовнішній стороні клітинної мембрани, і аденілатциклазу, розташовану на внутрішній стороні мембрани. Гормон, взаємодіючи з рецептором, у багатьох випадках активізує аденілатциклазу, яка каталізує біосинтез цАМФ. Концентрація цАМФ, що утворюється т.ч. в клітці, перевищує концентрацію гормону, що діє на клітку, в 100 разів. У основі механізму дії цАМФ в тканинах тварин і людини лежить його взаємодія з протєїнкиназамі — ферментами, активність яких виявляється у присутності цього нуклеотиду (см. схему ). Пов'язання цАМФ з регуляторною субодиницею протєїнкинази приводить до дисоціації ферменту і активації його каталітичної субодиниці, яка, звільнившись від регуляторної субодиниці, здатна фосфорилювати певні білки (в т.ч. ферменти). Зміна властивостей цих макромолекул шляхом фосфорилування міняє і відповідні функції кліток. Наприклад, при дії адреналіну на клітки печінки відбувається фосфорилування двох ферментів — фосфорилази і глікогенсинтетази. Фосфорилаза при цьому активується, що приводить до швидкого гідролізу глікогену — запасної речовини печінки. Одночасно з початком гідролізу глікогену припиняється його новий синтез, т.к. фермент, що бере участь в його освіті, — глікогенсинтетаза при фосфорилуванні його протєїнкиназамі втрачає свою активність. Один і той же гормон, діючи через посредство цАМФ, в різних тканинах викликає різні функціональні відповіді, залежні від особливостей даної тканини. При стресі, коли потреба в енергії дуже велика, мозковий шар надниркових в підвищеній кількості утворює гормон адреналін. У печінці адреналін обумовлює активне розщеплювання (фосфороліз) глікогену, утворення фосфорних ефірів глюкози і викид в кров великої кількості глюкози, в жировій тканині — приводить до гідролізу ліпідів, досягнувши серця, — збільшує силу скорочення сердечного м'яза, підсилює кровообіг і покращує живлення тканин, здійснюючи мобілізацію всіх сил організму. цАМФ грає певну роль в морфології, рухливості пігментації кліток, в кровотворенні, клітинному імунітеті, вірусній інфекції і ін. Деякі медіатори, наприклад ацетілхолін, можуть прискорювати утворення ін. Ц. н. — 3'',5''-гуанозінмонофосфата (цГМФ), який синтезується в клітці з гуанозінтріфосфата при активації ферменту гуанілатциклази, що входить в гуанілатциклазний комплекс, розташований в клітинній мембрані. Характерний, що багато ефектів цГМФ прямо протилежні до ефектів цАМФ. Антагоністичні стосунки Ц. н. виявляються найчастіше в складних системах, коли для регуляції клітинної функції потрібна різночасна модифікація багатьох білків, здійснювана погодженою дією цАМФ- і цГМФ-залежніх протєїнкиназ, що поперемінно активуються. У бактерій цАМФ, з'єднавшись з неферментним рецепторним білком, приєднується до ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота) і дозволяє ферменту РНК(рибонуклеїнова кислота) -полімеразе почати транскрипцію гена, відповідального за синтез індукованого ферменту (див. Оперон ) . Т. о., механізм дії цАМФ у бактерій і в тканинах тварин і людини принципово різний. Дослідження ролі Ц. н. у живих клітинах — один з напрямів, що найшвидше розвиваються, в біохімії, що вже внесло істотний вклад до розуміння механізмів біологічної регуляції на молекулярному рівні.
Літ.: Боннер Дж., Гормони міксоміцетов і ссавцям, в кн.: Молекули і клітки, пер.(переведення) з англ.(англійський), ст 5, М., 1970; Васильев Ст Ю., Гуляєв Н. Н., Северин Е. С., Циклічний аденозінмонофосфат — біологічна роль і механізм дії, «Журнал Всесоюзного хімічного суспільства ним. Д. І. Менделєєва», 1975, т. 20 № 3; Доман Н. Р., Феденко Е. П., Біологічна роль циклічного АМФ, «Успіхи біологічної хімії», 1976 т. 17; Федоров Н. А., Циклічний гуанозінмонофосфат (цГМФ): метаболізм і його біологічна роль, «Успіхи сучасної біології», 1976, т. 82, ст 1 (4); Sutherland Е. W., Roil Т. W., The properties of an adenine ribonucleotide produced with cellular particles, ATP, Mg ++ and epinephrine or glucagon, «Journal of the American Chemical Society», 1957, v. 79 № 13; Advances in cyclic nucleotide research, v 1—6 N. Y. Amst., 1972—75.
