AMP-activated protein kinase: an energy sensor that regulates all aspects of cell function

doi:10.1101/gad.17420111

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.2011年9月15日；25(18):1895-908.

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AMP活化蛋白激酶：一种调节细胞功能各个方面的能量传感器

D格雷厄姆·哈迪¹

附属公司

PMID： 21937710
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内政部： 10.1101/gad.17420111

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AMP活化蛋白激酶：一种调节细胞功能各个方面的能量传感器

D格雷厄姆·哈迪. 基因开发. 2011.

.2011年9月15日；25(18):1895-908.

doi:10.1101/gad.17420111。

作者

D格雷厄姆·哈迪¹

附属

¹英国苏格兰邓迪大学生命科学学院细胞信号与免疫学系。d.g.hardie@dundee.ac.uk

PMID： 21937710
预防性维修识别码：项目经理3185962
内政部： 10.1101/gad.17420111

摘要

AMP-activated protein kinase（AMPK）是维持细胞能量平衡的能量状态传感器。它在真核生物进化的早期就出现了，其祖先的作用可能是对饥饿的反应。最近的研究表明，激酶不仅被AMP的增加激活，而且也被ADP的增加所激活。尽管AMPK以其对代谢的影响而闻名，但它还有许多其他功能，包括调节线粒体的生物生成和处置、自噬、细胞极性以及细胞生长和增殖。肿瘤细胞和病毒都建立了下调AMPK的机制，使它们能够逃避其对生长的抑制作用。

PubMed免责声明

数字

**图1。**
通过磷酸化和腺嘌呤核苷酸调节AMPK。AMPK被三种上游激酶催化的Thr 172磷酸化激活200倍以上：（1）LKB1，它似乎具有组成活性；（2） TAK1，由细胞因子激活（由于其生理意义尚不明确，因此用问号表示）；和（3）CaMKKβ，其被胞浆Ca升高激活²⁺AMP或ADP与AMPKγ亚单位结合所引发的构象变化刺激了磷酸化，抑制了去磷酸化，这两种效应均被ATP拮抗。AMP结合还导致10倍变构活化；这种作用被ATP和ADP拮抗。去磷酸化Thr 172（PP？）的蛋白磷酸酶的特性尚不清楚。

**图2。**
AMPK识别底物的共识位点与一些已确定的生理底物的序列（来自人类）对齐（Scott等人，2002年）。在一致序列中，疏水残基用Φ表示，碱性残基用β表示。AMPK在P-5（通常是M或L，但I、V或F也允许）和P+4（通常是L，但我、M、F、V、Q或N允许）的疏水残基（粗体、蓝色；通常是R，但K或H允许）和P-4、P-3或两者的碱性残基（粗体、蓝色）的上下文中磷酸化丝氨酸残基（苏氨酸也允许）。P-6的另一个基本残基也是一个正的决定因素，尽管不是必需的（Scott等人，2002年）。一些底物（例如ACC1）也具有疏水性侧链，从P-5沿N末端方向以三到四个残基（粗体，红色）的规则间距排列，形成两亲螺旋。这显然不是必要的，因为肌肉糖原合成酶的序列从P-7开始。注意，一个底物（PFKFB2）仍然具有βΦβ基序，但这是在P-5/P-4/P-3，而不是更常见的P-6/P-5/P-4。

**图3。**
在含有25 mM葡萄糖和4 mM谷氨酰胺的培养基中生长的肺腺癌细胞系A549的代谢通量分析揭示了快速增殖细胞中的代谢（注意，A549细胞不表达LKB1，因此AMPK活性很低）（Metallo等人，2009年）。数字是指每毫克蛋白质的估算通量，单位为纳米/分钟。请注意，TCA循环进入脂肪酸合成的流量（可能是合成新膜磷脂所必需的）大于丙酮酸进入TCA循环的流量。这种不足由谷氨酰胺的补偿性流量弥补，从α-酮戊二酸（αKG）到柠檬酸的流量与TCA循环的通常方向相反。还要注意葡萄糖摄取、糖酵解和乳酸生成的流量非常大。目前已知受AMPK激活下调的过程以红色显示，而已知受AMPK上调的过程以绿色显示。一般来说，AMPK关闭合成代谢（ATP消耗）过程，打开分解代谢（ATP生成）过程。

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