Le proteinchinasi regolate da nucleotidi ciclici (CNPK, sigla dell'inglese Cyclic Nucleotide-Regulated Protein Kinases) sono enzimi che catalizzano la fosforilazione di specifiche proteine bersaglio all'interno della cellula. Queste chinasi vengono attivate dai nucleotidi ciclici, come ad esempio il cAMP (adenosina monofosfato ciclico) o il cGMP (guanosina monofosfato ciclico).

L'attivazione di queste chinasi dipende dalla presenza di un domino regolatorio, che può essere influenzato dai nucleotidi ciclici. Quando si lega un nucleotide ciclico al dominio regolatorio, la proteinchinasi subisce un cambiamento conformazionale che ne permette l'attivazione. Una volta attivate, queste chinasi trasferiscono il gruppo fosfato da una molecola di ATP a specifiche serine o treonine presenti sulle proteine bersaglio, modificandone l'attività e/o le proprietà funzionali.

Le CNPK sono coinvolte in diversi processi cellulari, tra cui la regolazione dell'espressione genica, il metabolismo, la proliferazione cellulare, l'apoptosi e la risposta a stimoli esterni. Alcuni esempi di CNPK includono la proteinchinasi A (PKA), che è attivata dal cAMP, e la proteinchinasi G (PKG), che è attivata dal cGMP.

I nucleotidi ciclici sono molecole importanti che svolgono un ruolo cruciale nella trasduzione del segnale all'interno delle cellule. Essi sono derivati dalla fosforilazione di una particolare classe di nucleotidi chiamati nucleotidi monofosfato a due posizioni, creando così un anello a forma di ciclo.

Il tipo più comune di nucleotide ciclico è il nucleotide ciclico adenosina monofosfato (cAMP), che viene sintetizzato a partire dall'adenosina trifosfato (ATP) mediante l'azione dell'enzima adenilato ciclasi. Il cAMP funge da secondo messaggero nella segnalazione cellulare, attivando una serie di proteine chinasi che contribuiscono a regolare una vasta gamma di processi cellulari, tra cui il metabolismo, l'espressione genica e la proliferazione cellulare.

Un altro tipo importante di nucleotide ciclico è il nucleotide ciclico guanosina monofosfato (cGMP), che viene sintetizzato a partire dall'guanosina trifosfato (GTP) mediante l'azione dell'enzima guanilato ciclasi. Il cGMP svolge un ruolo importante nella regolazione della pressione sanguigna, della funzione renale e della dilatazione dei vasi sanguigni.

I nucleotidi ciclici possono anche essere degradati da enzimi specifici chiamati fosfodiesterasi, che convertono i nucleotidi ciclici nelle loro forme monofosfato originali. Questa capacità di sintetizzare e degradare rapidamente i nucleotidi ciclici consente alle cellule di rispondere in modo rapido ed efficiente ai cambiamenti nel loro ambiente, contribuendo a mantenere l'omeostasi cellulare.

Hyperpolarization-Activated Cyclic Nucleotide-Gated Channels (HCN) sono canali ionici voltaggio-dipendenti che si attivano in risposta a una iperpolarizzazione della membrana cellulare. Sono permeabili al sodio e al potassio, con una selettività maggiore per il primo, e sono regolati dalla concentrazione intracellulare di cyclic nucleotides come cAMP e cGMP.

Le correnti attraverso questi canali, note come "correnti if", giocano un ruolo importante nel controllo del periodo e della sincronizzazione delle oscillazioni neurali e cardiache. Mutazioni in geni che codificano per le subunità di HCN possono causare varie patologie, tra cui forme di aritmia cardiaca e disfunzioni cognitive.

I Cyclic Nucleotide-Gated Cation Channels (CNGCh) sono un tipo di canali ionici voltaggio-dipendenti e sensibili alla concentrazione intracellulare di cyclic nucleotides, come il cGMP (guanosina monofosfato ciclico) e il cAMP (adenosina monofosfato ciclico). Questi canali sono permeabili ai cationi, come sodio (Na+), potassio (K+) e calcio (Ca2+), e svolgono un ruolo cruciale nella trasduzione del segnale in diversi sistemi sensoriali, come la visione e l'olfatto.

Le CNGCh sono composte da quattro subunità identiche o simili che formano un complesso tetramerico. Ogni subunità è costituita da un dominio transmembrana con sei segmenti alfa-elica (TM1-TM6) e un dominio intracellulare di legame del cyclic nucleotide. Quando la concentrazione intracellulare di cyclic nucleotides aumenta, si lega al dominio intracellulare della subunità, provocando una modificazione conformazionale che apre il canale ionico e consente il flusso di ioni attraverso la membrana cellulare.

Le CNGCh sono particolarmente importanti nella retina, dove sono presenti nelle cellule fotorecettori (coni e bastoncelli) e svolgono un ruolo chiave nella trasduzione del segnale visivo. Quando la luce colpisce i fotopigmenti nei fotorecettori, si attiva una cascata enzimatica che porta alla produzione di cGMP, che a sua volta lega e apre le CNGCh. Ciò consente il flusso di ioni Ca2+ e Na+ nelle cellule fotorecettori, depolarizzandole e generando un potenziale d'azione che viene trasmesso al resto del sistema visivo.

In sintesi, le CNGCh sono canali ionici sensibili ai cyclic nucleotides che svolgono un ruolo cruciale nella trasduzione dei segnali in diverse cellule e tessuti, tra cui la retina, dove sono essenziali per la visione.