Die AMP-aktivierte Proteinkinase (AMP-aktivierte Proteinkinase, AMPK) ist der Schalter des Energiestoffwechsels des Körpers, und die Forschung zu AMPK hat sich in den letzten Jahren schnell entwickelt. Die Glykogen-bindende Domäne (GBD) wurde in der β-Untereinheit gefunden, und die CBS-Region wurde in der Gamma-Untereinheit gefunden, und ihre Funktionen wurden untersucht. Die Aktivität von AMPK wird im Körper auf drei verschiedene Arten durch AMP reguliert. Es wurde bei Säugetieren festgestellt, dass AMPK durch seine upstream Kinase LKB1 reguliert wird, und die Regulation von AMPK im Körper spiegelt sich nicht nur im Energiestoffwechsel wider, sondern umfasst auch die Genexpression, die Proteintranslation und das Zellwachstum.

Abbildung 1. Proteinstruktur von AMPK.

Einführungen

AMPK, ein heterotrimeres Protein, besteht aus drei Untereinheiten α, β und γ. Diese drei Untereinheiten sind in Eukaryoten mit bekannten Gensequenzen enthalten. Diese drei Untereinheiten werden von 2 bis 3 unabhängigen Genen (α 1, α 2; β1, β2; γ 1, γ 2, γ 3) kontrolliert, und verschiedene Untereinheiten können angeordnet und kombiniert werden, um verschiedene AMPK-Komplexe zu bilden. Die Studie hat gezeigt, dass das Enzym in primitiven Eukaryoten ohne Mitochondrien, Nukleolen und Peroxisomen existiert, was darauf hinweist, dass die Einbeziehung von AMPK ein universelles Merkmal aller Eukaryoten ist.

Regulation der Vitalität des AMPK-Komplexes

AMP kann AMPK über die folgenden drei verschiedenen Wege aktivieren, die alle durch ATP gehemmt werden können.

AMPK-Stoffwechselregulation

Es gibt viele Studien und Übersichten zu AMPK und der Stoffwechselregulation. In den letzten Jahren wurden folgende wichtige Fortschritte erzielt: Neueste Studien haben gezeigt, dass AMPK die Blutzuckerspiegel, die Fettsäureoxidation und den Glykogenstoffwechsel anpasst. Studien, die eine wichtige Rolle im gesamten Energiehaushalt des Körpers spielen, zeigen, dass die intraperitoneale Injektion von Leptin zeitabhängige Veränderungen in AMPK verursacht und damit die Regulierung der menschlichen Ernährung erreicht. Dies deutet darauf hin, dass die Kontrolle der AMPK-Aktivität das Ziel erreichen könnte, metabolische Störungen wie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes zu behandeln. Der große ATP-Verbrauch während des Trainings aktiviert einerseits AMPK und verbessert seine Vitalität; andererseits erhöht er die Glukoseaufnahme der Skelettmuskulatur durch die Translokation von GLUT4 (Glukosetransport 4). In letzter Zeit wurde viel Forschung betrieben, ob die Aktivierung von AMPK für die Translokation von GLUT4 notwendig ist, aber die erzielten Ergebnisse sind nicht konsistent. Daher wird in Zukunft viel Forschung über die Auswirkungen von AMPK auf GLUT notwendig sein.

Schlussfolgerungen

AMPK, als Schalter des Energiestoffwechsels des Körpers, wird hauptsächlich durch Veränderungen im AMP: ATP-Verhältnis des Körpers reguliert, was eines der empfindlichen Energieregulationsmechanismen des Körpers ist. Mit dem Fortschritt der Forschung zur Struktur der γ-Untereinheit von AMPK wird der spezifische Mechanismus des Beitritts von AMP zu AMPK klarer. LKB1 ist ein upstream Signal von AMPK, das durch aktuelle Forschungen bestimmt wurde, und es ist auch ein Tumorsuppressor. Es wird vorgeschlagen, dass AMPK möglicherweise mit Zellpolarität, Zellwachstum und Differenzierung in Verbindung steht. Die Regulation der intrazellulären Proteinausdrücke durch AMPK wurde erst in den letzten Jahren bemerkt, aber ihre Entwicklung ist sehr schnell. Es wurde festgestellt, dass AMPK die Genexpression regulieren, die mRNA-Stabilität beeinflussen und die Proteinausdrücke hemmen kann. Die Forschung zu AMPK führt in ein tieferes Feld, und es ist nicht mehr möglich, nur ein Zellenergieschalter zu sein. Seine Rolle bei der Regulierung des Zellproteinstoffwechsels, der Forschung zum gesamten Energiestoffwechsel des Körpers und des Zellwachstums und der Differenzierung deutet darauf hin, dass AMPK an vielen Lebensprozessen des Körpers beteiligt ist.

Referenzen:

1. Stapleton D; et al. Säugetier AMP-aktivierte Proteinkinase-Unterfamilie. J Biol Chem., 1996;271(2):611-4.

1. AMP directly acts on AMPK, and allosteric activates AMPK. A large number of such allosteric adjustments can increase AMPK activity by less than 5 times.
2. The combination of AMP and AMPK makes it a good substrate for its upstream kinases. Its upstream kinase specifically activates AMPK by phosphorylating 172 threonine residues of the α subunit of AMPK, and then activates other protein kinases. This phosphorylation causes at least a 50 to 100-fold change in AMPK activity. Studies have found that when the corresponding threonine residues of yeast are changed, they cause the loss of all functions, and it is certain that this regulation is conserved in all eukaryotic cell organisms.
3. AMP and AMPK binding inhibit the threonine residue at position 172 of the α subunit by protein kinase dephosphorylation. This regulatory effect is already present in higher plants. Intracellular AMP regulates the activity of AMPK through three different pathways. It is an ultra-sensitive method. When the AMP concentration changes very slightly, it can cause great changes in AMPK activity.