Fosfodiesteraza je vrsta enzima koji katalizira cijepanje fosfatne veze nukleotidnih lanaca kao što su DNA ili RNA. Mnogi enzimi mogu provesti ovu reakciju. Pojam se, međutim, obično primjenjuje na fosfodiesteraze koje cijepaju cikličke nukleotide koji su važni za prijenos signala unutar stanice. Ovi enzimi su poznati kao cikličke nukleotidne fosfodiesteraze (PDE). Inhibitori fosfodiesteraze mogu se koristiti kao lijekovi i komercijalno se koriste za liječenje muške erektilne disfunkcije i drugih stanja.
Nukleotid je spoj koji ima aromatsku bazu koja sadrži dušik, šećer koji je riboza ili deoksiriboza i fosfatnu skupinu. DNA i RNA su dugi nizovi nukleotida sa svakim nukleotidom povezanim uzastopno na sljedeći i polimeri su. Veza fosfatne veze važan je dio polimerizacije ovih nukleotidnih lanaca. Ciklični nukleotidi imaju dvije fosfatne skupine povezane s ribozom na dva različita mjesta. To čini spoj cikličkim, što mu omogućuje različito vezanje proteina.
Dva ciklička nukleotida u svim stanicama su ciklički AMP (cAMP) i ciklički GMP (cGMP). Imaju jednu bazu adenina, odnosno guanina. Ovi spojevi reagiraju u mnogim različitim staničnim procesima i poznati su kao sekundarni glasnici. Prvi signal se prenosi izvan stanice vezanjem hormona ili neurotransmitera. Ovo vezanje zatim pokreće povećanje koncentracije cAMP ili cGMP, što uvelike pojačava veličinu izvornog signala.
Ciklične nukleotidne fosfodiesteraze razgrađuju ciklički nukleotid cijepanjem fosfatne veze koja nukleotid održava cikličkom. To je poznato kao cijepanje fosfodiesterske veze i uzrokuje degradaciju cikličkog nukleotida. Ova degradacija regulira trajanje, lokalizaciju i amplitudu signalizacije spoja.
Postoje mnoge vrste ove klase fosfodiesteraze, specijalizirane za različite funkcije. Od 2010. poznato je da sisavci imaju 11 obitelji gena cikličke nukleotidne fosfodiesteraze. Geni daju nacrt za proizvodnju proteina, a procjenjuje se da postoji više od 50 različitih proteina cikličke fosfodiesteraze u stanicama sisavaca.
PDE se razlikuju u mnogim aspektima, uključujući njihova biokemijska svojstva i na koji ciklički nukleotid mogu djelovati. To su dio kriterija koji se koriste za dodjeljivanje obiteljima. Neki razgrađuju samo cAMP, dok drugi utječu samo na cGMP. Drugi PDE mogu razgraditi oba ova ciklička nukleotida.
Raznolikost reakcija na koje utječu ti enzimi čini ih obećavajućim ciljevima za terapiju lijekovima. Inhibicija PDE produžuje reakciju posredovanu cikličkim nukleotidom. Najistaknutiji tip inhibitora cikličke nukleotidne fosfodiesteraze je onaj koji utječe na obitelj pet, koji inhibira razgradnju cGMP. Ti lijekovi su sildenafil, poznatiji kao Viagra; tadalafil, također poznat kao Cialis; i vardenafil, poznatiji kao Levitra. Ova skupina inhibitora fosfodiesteraze koristi se za liječenje muške erektilne disfunkcije – a odnedavno i drugih stanja poput visokog krvnog tlaka.
Nasuprot tome, inhibitori obitelji tri koriste se za liječenje akutnog zatajenja srca. Ova vrsta enzima povećava aktivnost cAMP-a i inhibira ga cGMP. Ti lijekovi su milrinon, robna marka Primacor™, i inamrinon, također poznat kao Inocor. Cilostazol je, kao i Pletal, još jedan lijek u ovoj klasi, a koristi se za liječenje bolesti perifernih arterija.
Funkcije mnogih novootkrivenih familija cikličkih nukleotidnih fosfodiesteraza nisu poznate. Nedavni radovi identificirali su upalu kao područje regulacije koje može uključivati neke od ovih enzima. To sugerira da će biti mnogo više ciljeva za intervenciju bolesti kada se biokemija i funkcija ovih enzima bolje razumiju.