AMPK概述
尊龙凯时将AMPK视为细胞内的“能量卫士”,被誉为人体能量代谢的“总开关”。在能量欠缺的情况下,AMPK会被激活,帮助细胞恢复能量平衡。研究表明,AMPK的活性调节涉及多种分子机制和生理因素,因此它在多种代谢和生理过程中的调节作用十分广泛,不仅涉及肥胖和炎症的调节,还与衰老、糖尿病及癌症等疾病的发生密切相关。由于AMPK在生理和病理过程中的重要角色,正在成为热门的研究靶点之一。
初识AMPK
AMPK,即AMP-活化蛋白激酶,是一种在生物体内普遍存在的异源三聚体,在能量代谢中发挥关键的调控作用。AMPK由α、β和γ三种亚基组成,α-亚基的N末端含有常规激酶结构域,随后是自身抑制结构域(AID)。AID后面的“linker peptide”将其连接至α-亚基羧基末端结构域(α-CTD)。β-亚基则含有碳水化合物结合模块(CBM),可能帮助AMPK与糖原合成酶等目标结合。β-亚基的C-末端结构域(β-CTD)与α-CTD和γ-亚基相互作用,构成复合物的核心。γ-亚基包含四个串联重复的CBS(CBS1-CBS4),每个CBS都可能形成潜在的配体结合位点。
AMPK激活机制
AMPK的激活依赖于上游激酶CAMKK2和LKB1。CAMKK2属于钙依赖性蛋白激酶,可以被细胞内的钙激活。LKB1是一种关键的肿瘤抑制因子,参与细胞内的基本活动。氧气应激、葡萄糖饥饿、运动和线粒体毒物等因素均可诱导AMPK激活。AMPK激活后重新调节代谢,减少合成代谢过程中的ATP消耗,增强分解代谢以增加ATP的产生,从而恢复有利的能量平衡。
AMPK功能
一经激活,AMPK通过结合AMP和ADP重新定义代谢过程,调控多种代谢途径,包括蛋白质、脂质和葡萄糖代谢。AMPK激活能够刺激肝脏进行脂肪酸氧化和酮体生成,促进骨骼肌的脂肪酸氧化和葡萄糖摄取,同时抑制胆固醇合成、脂肪生成和甘油三酯合成。此外,AMPK还能够抑制脂肪细胞的脂肪生成,促进脂肪分解,调节胰腺β细胞的胰岛素分泌。研究支持AMPK不仅参与代谢调节,还在自噬、线粒体和溶酶体稳态、DNA修复以及免疫反应中扮演重要角色。
靶向AMPK的挑战
AMPK通过多种磷酸化机制维持细胞稳态。它的直接靶点种类繁多,涉及到脂肪和碳水化合物代谢、线粒体功能、自噬及细胞增殖等多种功能。由于进化过程中基因组复制导致AMPK各亚基组合多样,哺乳动物中α、β、γ的组合超过12种,可能存在不同的定位、下游靶点及上游激酶,使得针对AMPK的药物开发充满挑战。