一旦激活，tmACs和sAC会产生第二信使营，以响应广泛的信号转导途径。cAMP的三个主要靶点是PKA、GTP-exchange蛋白、EPACs (cAMP激活的交换蛋白)和CNG(环核苷酸门控离子通道)。cAMP激活CNG为 Ca2+ 内流提供通道。cAMP通过PKA-independent和EPAC (cAMP激活的交换蛋白)依赖途径激活Rap1A (ras相关蛋白- 1a)和Rap1B(ras相关蛋白- Rap1B)。cAMP激活cAMP- gefi (cAMP调节的鸟嘌呤核苷酸交换因子- i)/EPAC1和cAMP- gefii (cAMP调节的鸟嘌呤核苷酸交换因子- ii)/EPAC2，进而分别激活Rap1A和Rap1B。Rap1A和Rap1B与BRaf(v-Raf小鼠肉瘤病毒癌基因同源- b1)形成激活复合物，激活MEK1/2，最终导致Elk1激活。Rap1A和Rap1B进一步刺激对细胞存活至关重要的Rap1和Rap2通路。除了CNG、PKC和EPACs外，cAMP的其他直接靶点包括PDE、mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶点)、p70S6K/RPS6KB1(核糖体蛋白- s6激酶- 70kda -多肽-1)、PLA2(磷脂酶- a2)。cAMP激活的mTOR和p70S6K通过mTOR和p70S6K信号通路促进细胞生长，而PLA2通过促进脂肪酸代谢过程促进储存能量的释放。Urocortin-cAMP介导的PKC和p38的诱导导致细胞凋亡和细胞因子的产生(如IL-6(白细胞介素-6))，并向下游转移至Urocortin-cAMP途径。虽然cAMP直接调控某些分子的活性，但PKA似乎是cAMP的主要“read-out”，是cAMP主要的细胞效应因子。PKA通过一种叫做AKAPs (a -激酶锚定蛋白)的不断增长的蛋白质系在特定的细胞位置上。AKAP调控PKA的同功酶等对很多生理过程有重要作用，比如cAMP离子通道的调节神经系统，调节细胞周期包括微管动力学,染色质凝聚和解聚，核膜拆卸和重新组装，类固醇生成,生殖功能、免疫反应和许多胞内运输机制等。

接下来，我们分析了PKA在某些特定生理过程中的作用，这些生理过程中cAMP的调节起着主要作用。cAMP-PKA的adr -/-刺激使几种与兴奋-收缩耦合相关的蛋白磷酸化，如l型CaCn(钙通道)、KCn(钾通道)、SCn(钠通道)、ClCn(氯通道)、RyR (Ryanodine受体)、Pln(磷胺)、CRP (c -反应蛋白)的激活，但抑制了TnnI(肌钙蛋白- i)。PKA磷酸化Pln，调节SERCA2(肌浆网 Ca2+ -ATPase-2) 的活性。它会导致 Ca2+ 、Cl + (氯离子)、K + (钾离子)、Na + (钠离子)的再摄取增加，这一过程会影响衰竭心脏。 Ca2+ 摄取激活Caln (Calcineurin)，进一步促进NFAT(激活t细胞的核因子)转运到细胞核，这一过程对轴突的生长至关重要。cAMP通过控制心肌收缩过程，在调节心血管功能方面发挥重要作用。增加较高浓度的 Ca2+ 和PKA激活通过磷酸化丝氨酸残基 (Ser635)来增强eNOS(内皮NOS)酶活性，从而刺激eNOS信号通路，这对于维持心血管稳态至关重要。在哺乳动物中， Ca2+ 和HCO3-在调节精子功能中起关键作用，很可能是通过调节cAMP水平。sAC在人类精子中很活跃，是HCO3-和 Ca2+ 的传感器。 Ca2+ 通过CaCn和CNG释放，激活Calm (钙调蛋白)和CamKs(钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶)。进一步激活Caln、CamK2(钙/钙调蛋白依赖性激酶- ii)和CamK4。这些反过来又通过调节ACs和PDEs的活性来调节cAMP的产生。amKs与Caln共同抑制PDE和ACIX, CamK2和CamK4分别抑制ACIX和ACI的功能。ACIX也被PKC抑制，从而控制海马神经元中的cAMP信号。cAMP激活的PKA通过形成一个不活跃的Rap1/Raf1来抑制ERK的激活，后者通过隔离Raf1活性来干扰MEK1、2的激活。与PKA类似，14-3-3也有助于Raf1的失活过程。因此，cAMP对ERK的影响因细胞内Raf1、BRaf和PKA亚型的平衡而异。cAMP、PKA和Akt激酶可激活长PDE4A (cAMP特异性磷酸二酯酶- 4a)亚型。PDE隔离cAMP活动通过将其转换回AMP。这个负反馈循环终止cAMP信号。cAMP进一步抑制PDE1(磷酸二酯酶-1)活性，增强cAMP信号传导的持续时间和强度。

cAMP遵循一条独特的路线，并激活一个单一的PKA-AKAP复合物接近底物，以介导一个独特的生物效应。因此，每个底物似乎都有自己的固定PKA池和自己的局部cAMP梯度。PKA通过抑制14-3-3蛋白与BAD(通过14-3-3/BAD signaling)和NFAT的相互作用，促进细胞存活。PKA通过限制其在红血球中谱蛋白-肌动蛋白网络组装过程中的作用来，抑制内收蛋白的作用，从而降低了红血球白血病的几率。激活KDELR(KDEL内质网蛋白保留受体)，促进高尔基复合体蛋白(蛋白保留)向内质网的检索，从而维持细胞的稳定状态。cAMP水平升高通过PKA依赖机制使GSK3Alpha(糖原合酶激酶-3-)和GSK3Beta(糖原合酶激酶-3-)失活，从而促进神经元细胞的存活，从而防止肿瘤发生和神经退行性变。PKA在不同程度上干扰其他信号通路。PTP(蛋白酪氨酸磷酸酶)的失活导致ERKs的解离和活化。PCTK1 (PCTAIRE Protein Kinase-1)和APC(anaphase - promotion Complex)的失活分别有助于维持对细胞增殖、后期启动和后期有丝分裂事件的控制，从而抑制降解细胞周期调节因子。cAMP对PKA的激活通过使白色脂肪组织中的HSL(激素敏感脂肪酶)磷酸化来增加细胞中储存能量的释放，从而导致甘油三酸酯(甘油三酸酯代谢的重要中间体)的水解。HSL水解甘油三酯产生游离脂肪酸，这是释放储存能量的主要途径，这个过程称为脂解。Gcg与肝细胞表面结合，通过pka介导的级联激活PHK(磷酸化酶激酶)，引起cAMP生成增加，导致糖原分解速率增加。PHK进一步激活PYG(糖原磷酸化酶)，将糖原转化为葡萄糖-1-磷酸。然后磷酸葡萄糖醛酸酶将磷酸转移到葡萄糖-1-磷酸的C-6上，生成葡萄糖-1,6-磷酸作为中间产物。C-1上的磷酸盐被转移到再生酶上，葡萄糖-6-磷酸腺苷被释放出来，进入糖酵解。这是肝细胞通过adr/Beta释放肾上腺素的相同反应。PKA进一步抑制GYS(糖原合成酶)，导致糖原合成等耗能过程的发生。

在激素的刺激下，cAMP增加了RhoA的磷酸化，使Rho激酶失活。Rho激酶通过催化肌球蛋白磷酸酶调节亚基PPtase1(蛋白磷酸酶-1)的磷酸化来调节肌球蛋白ii和细胞收缩，通过抑制其催化活性，从而间接增加RLC磷酸化。Rho激酶的失活也直接增加了RLC的磷酸化。这种细胞内cAMP和RLC磷酸化激活的PKA的增加减少了血栓素诱导的内皮细胞的等张力发展，从而减少了水肿的发展，这是急性和慢性炎症的一个标志。有趣的是，PKA通过特定的PPtase1抑制剂的磷酸化来控制磷酸酶活性，如DARPP32(多巴胺和camp调节的磷蛋白)。当DARPP32在thr34(苏氨酸-34)位点磷酸化时，神经递质通过GPCRs增强DARPP32的相互作用，从而导致PPtase1活性的抑制。磷酸化是CREB (cAMP Response Element- binding Protein)、CREM (cAMP Response Element Modulator)和ATF1(activation Tranion Factor-1)转录激活的关键事件，因为磷酸化可以与转录协同激活因子CBP(CREB-binding Protein)和p300相互作用。CREM基因编码许多不同的亚型，其中一些具有抑制功能。特别是抑制因子ICER(诱导型cAMP早期抑制因子)，通过与CREB和CREM激活因子的DNA结合位点竞争，参与cAMP诱导转录的下调。PPtase1检查磷酸化事件，以失活抑制因子亚型的形成，如ICER，使CREB, CREM和ATF1能够与辅激活剂，如CBP和p300相互作用。因此，在生理条件下，ICER诱导是一种短暂的现象，使cAMP信号恢复到基础状态。相反，延长或不适当的诱导ICER会导致病理结果。

同样，NK-KappaB(Nuclear Factor-KappaB)被PKA磷酸化是转录激活和与CBP相互作用的必要条件。PKA调节转录因子的活性，如核受体和HMG(高迁移率组)蛋白，影响它们的二聚或dna结合特性。一个奇特的例子是PKA在Hedgehog信号的影响下调控Gli3 (Gli-Kruppel家族成员-3)的机制。Gli3的功能与果蝇基因CI (Cubitus Interruptus)的活动相似。在这种情况下，磷酸化会刺激特定的Gli3裂解，从而将蛋白从激活物转化为抑制物。然而，PKIs(蛋白激酶抑制剂)和Mep1B(meprina - beta)等蛋白下调PKA活性以防止异常基因表达。

通常，细胞内cAMP的水平是由两种酶活性的平衡来调节的；ACs和环核苷酸PDEs主要是对激素和神经递质的反应。cAMP信号参与控制极化上皮细胞的胞外活动，可能与高血压、胃溃疡、甲状腺疾病、糖尿病和哮喘有关。cAMP信号的异种致敏有助于生理过程的形成过程，如昼夜节律的定时、性行为和神经递质串扰，也有助于神经系统疾病，如药物滥用和药物引起的运动障碍。这为成瘾和许多其他中枢神经系统紊乱的机制提供了深入的了解，反映了神经元细胞功能的改变。此外，它也很可能代表了ACs的作用，并为针对ACs的治疗开辟了道路，这可能在男性避孕药的开发中被证明是有用的。

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