Fosfodiesterazė yra fermento tipas, kuris katalizuoja nukleotidų grandinių, tokių kaip DNR arba RNR, fosfato jungties skilimą. Daugelis fermentų gali atlikti šią reakciją. Tačiau šis terminas paprastai taikomas fosfodiesterazėms, kurios skaldo ciklinius nukleotidus, kurie yra svarbūs perduodant signalus ląstelėje. Šie fermentai yra žinomi kaip ciklinės nukleotidų fosfodiesterazės (PDE). Fosfodiesterazės inhibitoriai gali būti naudojami kaip vaistai ir komerciškai naudojami vyrų erekcijos disfunkcijai ir kitoms ligoms gydyti.
Nukleotidas yra junginys, turintis aromatinę bazę, kurioje yra azoto, cukrų, kuris yra ribozė arba dezoksiribozė, ir fosfato grupę. DNR ir RNR yra ilgos nukleotidų grandinės, kurių kiekvienas nukleotidas yra nuosekliai susietas su kitu ir yra polimerai. Fosfato jungtis yra svarbi šių nukleotidų grandinių polimerizacijos dalis. Cikliniai nukleotidai turi dvi fosfatų grupes, susietas su ribozės grupe dviejose skirtingose vietose. Dėl to junginys tampa cikliškas, todėl jis gali skirtingai surišti baltymus.
Du cikliniai nukleotidai visose ląstelėse yra ciklinis AMP (cAMP) ir ciklinis GMP (cGMP). Jie turi vieną adenino ir guanino bazę, atitinkamai. Šie junginiai reaguoja daugelyje skirtingų ląstelių procesų ir yra žinomi kaip antriniai pasiuntiniai. Pirmasis signalas perduodamas iš ląstelės išorės, surišant hormoną arba neuromediatorių. Tada šis surišimas padidina cAMP arba cGMP koncentracijas, o tai labai padidina pradinio signalo dydį.
Ciklinės nukleotidų fosfodiesterazės skaido ciklinį nukleotidą, suardydamos fosfato ryšį, dėl kurio nukleotidas išlieka cikliškas. Tai žinoma kaip fosfodiesterio jungties skilimas ir sukelia ciklinio nukleotido degradaciją. Šis skilimas reguliuoja junginio signalizacijos trukmę, lokalizaciją ir amplitudę.
Yra daug šios klasės fosfodiesterazės tipų, kurie specializuojasi įvairioms funkcijoms. 2010 m. žinduoliai turi 11 ciklinių nukleotidų fosfodiesterazės genų šeimų. Genai yra baltymų gamybos planas, ir manoma, kad žinduolių ląstelėse yra daugiau nei 50 skirtingų ciklinių fosfodiesterazės baltymų.
PDE skiriasi daugeliu aspektų, įskaitant jų biochemines savybes ir ciklinį nukleotidą, kurį jie gali veikti. Tai yra dalis kriterijų, pagal kuriuos jie priskiriami šeimoms. Kai kurie degraduoja tik cAMP, o kiti veikia tik cGMP. Kiti PDE gali suardyti abu šiuos ciklinius nukleotidus.
Dėl šių fermentų paveiktų reakcijų įvairovės jie yra perspektyvūs vaistų terapijos tikslai. PDE slopinimas pailgina reakciją, kurią sukelia ciklinis nukleotidas. Ryškiausias ciklinių nukleotidų fosfodiesterazės inhibitorių tipas yra tas, kuris veikia penktą šeimą, kuri slopina cGMP skaidymą. Šie vaistai yra sildenafilis, geriau žinomas kaip Viagra; tadalafilis, taip pat žinomas kaip Cialis; ir vardenafilis, labiau žinomas kaip Levitra. Ši fosfodiesterazės inhibitorių grupė vartojama vyrų erekcijos disfunkcijai gydyti, o pastaruoju metu ir kitoms ligoms, tokioms kaip aukštas kraujospūdis, gydyti.
Priešingai, trečiosios šeimos inhibitoriai yra naudojami ūminiam širdies nepakankamumui gydyti. Šio tipo fermentai padidina cAMP aktyvumą ir yra slopinami cGMP. Šie vaistai yra milrinonas, prekės pavadinimas Primacor™, ir inamrinonas, taip pat žinomas kaip Inocor. Cilostazolas, kaip ir Pletal, yra kitas šios klasės vaistas ir vartojamas periferinių arterijų ligoms gydyti.
Daugelio naujai atrastų ciklinių nukleotidų fosfodiesterazės šeimų funkcijos nežinomos. Neseniai atliktas darbas nustatė, kad uždegimas yra reguliavimo sritis, kuri gali apimti kai kuriuos iš šių fermentų. Tai rodo, kad bus daug daugiau ligų intervencijos tikslų, kai bus geriau suprantama šių fermentų biochemija ir funkcija.