Fosfodiesteraas on teatud tüüpi ensüüm, mis katalüüsib nukleotiidahelate (nt DNA või RNA) fosfaatsideme lõhustumist. Paljud ensüümid võivad seda reaktsiooni läbi viia. Seda terminit kasutatakse aga tavaliselt fosfodiesteraaside kohta, mis lõhustavad tsüklilisi nukleotiide, mis on olulised signaalide edastamiseks rakus. Neid ensüüme tuntakse tsükliliste nukleotiidfosfodiesteraaside (PDE) nime all. Fosfodiesteraasi inhibiitoreid saab kasutada ravimitena ja neid kasutatakse kaubanduslikult meeste erektsioonihäirete ja muude seisundite raviks.
Nukleotiid on ühend, millel on lämmastikku sisaldav aromaatne alus, suhkur, mis on kas riboos või desoksüriboos, ja fosfaatrühm. DNA ja RNA on pikad nukleotiidide ahelad, millest iga nukleotiid on järjestikku seotud järgmisega ja on polümeerid. Fosfaatside on nende nukleotiidahelate polümerisatsiooni oluline osa. Tsüklilistel nukleotiididel on kaks fosfaatrühma, mis on kahes erinevas kohas seotud riboosirühmaga. See muudab ühendi tsükliliseks, võimaldades tal valke erinevalt siduda.
Kõikide rakkude kaks tsüklilist nukleotiidi on tsükliline AMP (cAMP) ja tsükliline GMP (cGMP). Neil on vastavalt üks adeniini ja guaniini alus. Need ühendid reageerivad paljudes erinevates rakuprotsessides ja on tuntud kui sekundaarsed sõnumitoojad. Esimene signaal edastatakse väljastpoolt rakku hormooni või neurotransmitteri sidumise teel. See seondumine vallandab seejärel cAMP või cGMP kontsentratsiooni tõusu, mis võimendab oluliselt algse signaali suurust.
Tsüklilised nukleotiidfosfodiesteraasid lagundavad tsüklilise nukleotiidi, lõhustades fosfaatsideme, mis hoiab nukleotiidi tsüklilisena. Seda nimetatakse fosfodiestersideme lõhustumiseks ja see põhjustab tsüklilise nukleotiidi lagunemist. See lagunemine reguleerib ühendi signaaliülekande kestust, lokaliseerimist ja amplituudi.
Seda fosfodiesteraasi klassi on mitut tüüpi, mis on spetsialiseerunud erinevatele funktsioonidele. 2010. aasta seisuga on imetajatel teadaolevalt 11 tsüklilise nukleotiidfosfodiesteraasi geenide perekonda. Geenid annavad valgu tootmise kavandi ja hinnanguliselt on imetajarakkudes rohkem kui 50 erinevat tsüklilist fosfodiesteraasi valku.
PDE-d erinevad paljudest aspektidest, sealhulgas nende biokeemilistest omadustest ja sellest, millisele tsüklilisele nukleotiidile nad võivad toimida. Need on osa nende peredele määramise kriteeriumidest. Mõned lagundavad ainult cAMP-d, teised aga mõjutavad ainult cGMP-d. Teised PDE-d võivad mõlemad tsüklilised nukleotiidid lagundada.
Nende ensüümide poolt mõjutatud reaktsioonide mitmekesisus muudab need paljulubavateks sihtmärkideks ravimteraapias. PDE-de inhibeerimine pikendab tsüklilise nukleotiidi poolt vahendatud reaktsiooni. Kõige silmapaistvam tsüklilise nukleotiidfosfodiesteraasi inhibiitori tüüp on perekonda viis mõjutav tüüp, mis pärsib cGMP lagunemist. Need ravimid on sildenafiil, paremini tuntud kui Viagra; tadalafiil, tuntud ka kui Cialis; ja vardenafiil, rohkem tuntud kui Levitra. Seda fosfodiesteraasi inhibiitorite rühma kasutatakse meeste erektsioonihäirete ja hiljuti ka muude seisundite, näiteks kõrge vererõhu, raviks.
Seevastu kolmanda perekonna inhibiitoreid kasutatakse ägeda südamepuudulikkuse raviks. Seda tüüpi ensüüm suurendab cAMP aktiivsust ja cGMP inhibeerib seda. Need ravimid on milrinoon, kaubamärk Primacor™ ja inamrinoon, tuntud ka kui Inocor. Tsilostasool, nagu Pletal, on selle klassi teine ravim ja seda kasutatakse perifeersete arterite haiguste raviks.
Paljude äsja avastatud tsükliliste nukleotiidide fosfodiesteraasi perekondade funktsioonid on teadmata. Hiljutine töö on tuvastanud põletiku kui reguleerimisala, mis võib hõlmata mõnda neist ensüümidest. See viitab sellele, et kui nende ensüümide biokeemiat ja funktsiooni paremini mõistetakse, on haiguste sekkumisel palju rohkem sihtmärke.