Cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) übernimmt in bestimmten Zelltypen die Rolle des cyclischen Adenosinmonophosphats (cAMP) als second messenger. Die meisten Wirkungen entfaltet cGMP vermutlich über die cGMP-abhängige Proteinkinase (Proteinkinase G), welche hinsichtlich ihrer Struktur und Regulation weitgehend der Proteinkinase A entspricht. Welches Signal vermittelt wird, hängt vom Gewebe ab:
- in der Niere und im Darm reguliert es den Ionentransport
- in der glatten Muskulatur signalisiert es Entspannung
- in den Sehzellen (Stäbchen) steigert es den Einstrom von Na+ durch Natriumkanäle
- Insulin scheint den cAMP- und cGMP-Spiegel gegenläufig zu regulieren: cAMP sinkt während cGMP steigt
- möglicherweise ist cGMP an der Entwicklung von Hirnfunktionen beteiligt
cGMP entsteht aus GTP. Für diese Umwandlung gibt es mindestens zwei Isoenzyme der Guanylylcyclase
- eines dieser Isoenzyme ist in die Plasmamembran eingelagert. Die Hormon-Bindungsstelle zeigt nach außen, die cGMP-bildede Domäne nach innen
- ein weiteres Isoenzym gibt es im Cytosol bestimmter Zellen. Es handelt sich um ein Häm-Protein, das durch Stickstoffmonoxid (NO) und gefäßerweiternden Substanzen wie Nitroglycerin aktiviert wird. Während die Wirkungsdauer von NO (durch Oxidation) limitiert ist, ist seine Freisetzung aus Nitroglycerin ein langsamer Prozess, der den Herzmuskel längerfristig entspannt.