cGMP

环化核苷酸种类之一

cGMP是一类 环化 核 酸。英文全称cyclic guanosine monophosphate,中文名环磷酸鸟苷,cGMP是一种具有细胞内信息传递作用的第二信使(second messenger),可被G蛋白偶联受体(G-protein linked receptor)激活的 蛋白激酶 (protein kinases )活化,进而将胞外信号 转导 至 细胞核 。

简介

在 哺乳动物 组织和 体液 中,有第二种嘌呤核苷环一磷酸即cGMP的存在,它是在证实cAMP有重要调节作用,几年后被证明了的。曾经有人认为cGMP也可能作为第二信使,特别是作为其效应与以cAMP为媒介的激素相对抗的那些激素的信使。Goldberg等,(1975) 建议cAMP与cGMP的作用通常可能是协同作用,但在“双向”生物体系中则呈现相反的调节影响。现已证明很多种激素和其他的操纵物影响许多组织中cOMP的含量,而且还发现了cGMP的改变是与同时发生的cAMP的改变相反这一般规律不同的例外情况。关于cGMP的代谢意义和作用方式的资料主要是按寻求与cAMP类似之处而得到的,虽然这种探讨方式的局限性已经言人强调(Goldberg和HaddOX,1977)。组织中cGMP的含量往往低于cAMP的含量,而且由于激素所产生的含量变化常常很小并且是瞬间的,但由于高度敏感和特异的放射免疫测定法的发展,使cGMP测定中最初所遇到的 方法学 上的困难得以克服。

合成途径

鸟苷酸 环化酶 ( 鸟嘌呤核苷酸 cyclase, GC)可将 三磷酸鸟苷 (guanosine triphosphate, GTP ) 催化 为cGMP。其中,与膜受体结合的鸟苷酸环化酶和可以在膜受体与肽类激素(如心房钠尿肽)结合后被激活。而胞质中的游离鸟苷酸环化酶可被NO激活进而合成cGMP。

信号途径

动物 细胞 中还存在另一类与cAMP起拮抗作用的信使,称环磷酸 鸟苷酸 (cGMP),由鸟苷酸 环化酶 (GC)分解GTP产生,但其含量还不到cAMP的1/10。GC多为膜中可溶性蛋白,与受体分开存在。

已知细胞中的cGMP和cAMP浓度和作用相对抗,如当胞内cAMP水平升高时, 糖原 分解成 葡萄糖 ;而cGMP升高则促葡萄糖合成糖原。cAMP升高,促细胞基因表达合成特异 蛋白质 ,使 细胞分化 ;cGMP升高则加快 脱氧核糖核酸 复制, 细胞分裂 增殖。但 细胞 中cGMP的信号机制仍知之甚少。仅知eGMP能活化胞内蚤白 激酶 G(G一激酶), 磷酸化 相应的靶蛋白,引起细胞效应。

在cGMP信号途径中研究较多的是 脊椎动物 视杆细胞 的光感效应。在暗处,细翻内cGMP合成增加,cGMP水平升高,cGMP直接与视杆细胞膜上Na+通道结合,使Na通道开放,Na+入胞,使膜 去极化 ,产生光感效应。在亮处, 光子 与视杆细胞膜的 视紫红质 (rhodapsin,Rh),即光受体结合,Rh被活化,构象改变,偶联并活化光的 转导 蛋白(trans—ducin,Gt),Gt蛋白的a亚单位(Gtα)被活化,改变结合GDP为 GTP ,构象改变,与βγ脱离,Gtα活化依赖cGMP一磷酸二 酶(cGMP—PDE), 水解 cGMP,使cGMP水平下降,Na通道关闭, 细胞 超 极化 ,光信号转变成电信号,这就是 视杆细胞 对光敏感的原因。

生理效应

鸟苷酸 环化酶 通常参与细胞膜离子通道的开启、 糖原分解 、细胞凋亡以及舒张平滑肌。血管平滑肌的舒张可以使血管扩张进而增加血流量。

降解途径

和大多数 环化 核苷酸 一样,环磷酸 鸟苷 可以被磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDE)水解为5'-磷酸鸟苷。

药物信息

中文名称 cGMP

CAS NO. 7665-99-8

中文别名鸟嘌呤核糖苷-3',5'-环 磷酸酯 ; 3ˊ,5ˊ-环 一磷酸鸟苷 ; 鸟苷- 3ˊ,5ˊ-环一磷酸

2-溴苯硼酸 Caged cGMP

英文别名 Guanosine 3',5'-cyclophosphate; cyclicgmp; 3',5'-CGMP; 3:5-CGMP; GUANOSINE 3':5'-CYCLIC MONOPHOSPHATE; GUANO 正弦 3',5'-CYCLIC-MONOPHOSPHORIC ACID; GUANOSINE-3':5'-CYCLIC MONOPHOSPHORIC ACID; CGMP, GUANOSINE-3',5'-CYCLIC MONOPHOSPHATE; CGMP; 2-amino-9-(2,7-dihydroxy-2-oxidotetrahydro-4H-furo[3,2-d][1,3,2]dioxaphosphinin-6-yl)-3,9-dihydro-6H-purin-6-one; 2-amino-9-[(4aR,6R,7R,7aS)-2,7-dihydroxy-2-oxidotetrahydro-4H-furo[3,2-d][1,3,2]dioxaphosphinin-6-yl]-3,9-dihydro-6H-purin-6-one

分子式 C10H12O7N5P

分子量 346.2

性状 : 本品为白色粉末,易溶于水,不溶于 乙醇 ,在PH1条件下A250/A260 =0.96±0.05; A280/A260 =0.67±0.03; λmax=256±1nm。本品可用作医药化工的中间体和生化试剂 储存条件 −20°C 溶解度 1% 钠 bi carbonate : 50 mg/mL form powder color white

细胞内信使

环磷酸鸟苷(cyclic GMP ,cGMP)为广泛存在于动物细胞的胞内信使(第二信使),其他重要的第二信使还包括:cAMP( 环磷酸腺苷 )、二脂 甘油( DAG )、 肌醇三磷酸 ( IP3 )和钙离子等。cGMP是由 鸟苷酸 环化酶 (GC) 催化 并 水解 GTP( 三磷酸鸟苷 )后形成的。cGMP可被 细胞 中的 磷酸二酯酶 (PDE)水解,因此细胞中cGMP的含量高低受GC与PDE的双重调节。

作用的靶分子:

1.PDE。在很多类型的细胞中,存在cGMP激活型PDE及cGMP抑制型PDE。cGMP可通过激活或抑制上述PDE来调节cAMP的浓度及cAMP/PKA信号通路。(注PKA即依赖cAMP的的 蛋白激酶 A,cAMP-dependent protein kinase A)

2. 环化 核苷酸 门控 阳离子 通道。在视网膜及嗅觉系统中,cGMP可通过变构作用,开放 环化 核苷酸 阳离子门控通道(CNC),后者对于上述感觉信号的产生是至关重要的。

3.PKG(cGMP依赖蛋白激酶G,cGMP-dependent protein kinase G)。在多数 细胞 中,cGMP作用的主要靶分子是PKG。PKG也称G激酶(G kinase,GK)。

4.此外,cGMP还影响有其他一些 生物学 功能,如肠分泌, 肾素 释放与骨生长。