(最新整理)AMPK研究進展課件

(最新整理)AMPK研究進展2021/7/261(最新整理)AMPK研究進展2021/7/261AMPK研究進展2021/7/262AMPK研究進展2021/7/262腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)是絲，蘇氨酸蛋白激酶,一種重要的蛋白激酶，主要協(xié)調(diào)代謝和能量的需要。短期效應能調(diào)節(jié)能量代謝，長期效應能調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。2021/7/263腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedprotei激活AMPK，一方面關閉消耗ATP的合成代謝途徑；另一方面啟動產(chǎn)生ATP的分解代謝途徑，故被稱為“細胞能量調(diào)節(jié)器”。能夠調(diào)節(jié)機體的能量代謝，維持能量的供求平衡。近年來，隨AMPK研究的深入，發(fā)現(xiàn)其下游靶蛋白種類和數(shù)量眾多，具有多種重要的生物學效應。能改善代謝綜合征，故使其受到越來越廣泛的關注。2021/7/2642021/7/264一AMPK的結(jié)構(gòu)AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α(63kD)、β(30kD)和γ(37-63kD)

3個亞單位組成。其中，α亞單位起催化作用，而β和γ亞基在維持三聚體穩(wěn)定性和作用底物特異性方面起重要作用。每個亞單位都存在由2-3種基因所編碼的異構(gòu)體(α1，α2、β1，β2和γ1，γ2γ3)，從理論上來講，α、β和γ的不同異構(gòu)體可形成各種可能的組合,可能有12種。2021/7/265一AMPK的結(jié)構(gòu)AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α(63k2021/7/2662021/7/266AMPKα含有548個氨基酸，可分為催化區(qū)N末端(1～312AA)、是起催化作用的核心部位，含有一個典型的絲，蘇氨酸蛋白激酶的催化區(qū)域，中間一個自動抑制區(qū)(312～392AA)和C末端一個亞單元結(jié)合區(qū)域(392～548AA)含有變構(gòu)結(jié)合位點，參與和AMP的結(jié)合。α亞單位中的8個位點(蘇氨酸172、蘇氨酸258、絲氨酸485等)均可被磷酸化，其中蘇氨酸172位點及其磷酸化對AMPK活性的調(diào)節(jié)起重要作用。研究中所檢測的總AMPK及活性AMPK蛋白通常是指其α亞單位，2021/7/267AMPKα含有548個氨基酸，可分為催化區(qū)N末端(1～3122011年7月3日在CellMetabolism雜志上研究人員發(fā)現(xiàn)了AMPKalpha2催化亞基上一個新絲氨酸磷酸化位點serine491，這一位點介導leptin的抑制作用，并且是leptin影響進食和體重的關鍵位點。阻斷AMPKα2-serine491的磷酸化會使下丘腦AMPK活性增強、進食量和體重增加。Leptin影響下丘腦AMPKα2活性、神經(jīng)肽表達、進食量和體重都需要Serine491的磷酸化。研究還發(fā)現(xiàn)，p70S6激酶是一種AMPK活性抑制激酶，而AMPK是mTOR-p70S6激酶的底物。p70S6激酶和AMPKα2形成復合體，使serine491位點磷酸化。2021/7/2682011年7月3日在CellMetabolism雜志上研究β亞單位則好似一個支架，它可把α和γ亞單位連接起來。β亞單位N末端區(qū)域之后緊跟著兩個保守的結(jié)構(gòu)域——KIS和ASC，ASC結(jié)構(gòu)域為形成穩(wěn)定有活性的αβγ的復合物所必需，而KIS并不與激酶的其他亞基相互作用。KIS結(jié)構(gòu)域序列與“N-異淀粉酶結(jié)構(gòu)域”序列密切相關，為β亞基上的功能性糖原結(jié)合結(jié)構(gòu)域。其功能可能與糖原對AMPK的調(diào)節(jié)有關。β亞基的N端豆蔻酰化和磷酸化，這些翻譯后的修飾，調(diào)節(jié)酶活性和亞基的細胞定位.2021/7/269β亞單位則好似一個支架，它可把α和γ亞單位連接起來。β亞單γ亞基的N端區(qū)域在大小和序列上變化較大，與γ1相比，γ2和γ3的N端區(qū)域較長。γ亞單位有4個串行重復的CBS(胱硫醚β-合酶:cystathionine-β-synthase，CBS）結(jié)構(gòu)域。γ亞基含有兩個能結(jié)合激活性核苷酸AMP和抑制性核苷酸ATP的調(diào)節(jié)位點。AMPK以異源三聚體形式廣泛存在于哺乳動物的各種真核細胞種類，這種保守的三聚體形式是該酶的結(jié)構(gòu)和功能所必需的。AMPK亞單位在不同組織器官的分布不同，所形成的三聚體亦各異，可能與組織特異性靶分子的調(diào)節(jié)有關。γ亞基的N端乙?；苍黾恿薃MPK調(diào)節(jié)的復雜性。2021/7/2610γ亞基的N端區(qū)域在大小和序列上變化較大，與γ1相比，二AMPK的組織分布AMPK各亞基的組織分布不同。α1分布很廣，主要分布于腎、肝、肺、心臟和腦；α2主要分布在骨骼肌、心臟和肝臟。已證實α2亞基也存在于腦神經(jīng)元中，而且α2亞基含量明顯高于α1亞基。研究還發(fā)現(xiàn)α1定位于胞質(zhì)，而α2主要定位于胞核，提示在有ATP損耗的細胞應激反應中，AMPK-α2復合物的核定位可能至少部分通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因表達。2021/7/2611二AMPK的組織分布AMPK各亞基的組織分布不同。α1分布β1在肝臟高表達，在骨骼肌中低表達；而β2恰好相反。γ1、γ2廣泛分布于各組織細胞，γ3僅在骨骼肌中含量較高。在大部分細胞中主要以α1、β1和γ1異構(gòu)體為主，而在肝細胞和腦中α2表達較高，骨骼肌和心肌中α2、β2和γ2γ3則均有表達。2021/7/2612β1在肝臟高表達，在骨骼肌中低表達；而β2恰好相反。202三AMPK活性的調(diào)節(jié)

AMPK是一種高度保守的絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶。目前，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)至少有3種AMPK的上游激酶，分別為LKB1、AMPKK、TAK1和CaMKK。其AMPK活性調(diào)節(jié)非常復雜，它可被5‘-AMP別構(gòu)激活以及被磷酸肌酸別構(gòu)抑制，也可被其上游的AMPK激酶(AMPKK)激活，它們的作用位點都是磷酸化AMPKα亞基172位蘇氨酸。2021/7/2613三AMPK活性的調(diào)節(jié)AMPK是一種高度保守的絲氨酸1、AMPK的上游激酶LKB1最早發(fā)現(xiàn)于Peutz—Jegher綜合征(（色素沉著息肉綜合征）的研究中，是人體細胞中一個抑癌基因，又叫STK11(serine／threonineproteinkinase11)，是由lkb基因編碼的絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶家族的成員，是一種抑癌因素，其編碼的蛋白質(zhì)稱為LKB1／STK11.它可以直接磷酸化AMPKα亞單位上的172位蘇氨酸而激活AMPK。2021/7/26141、AMPK的上游激酶LKB1最早發(fā)現(xiàn)于Peutz—JeghLKB1發(fā)揮作用還必須有兩個附屬蛋白質(zhì)的共同存在：STRAD和MO25。STRAD(STE20relatedadaptorprotein)是LKB1特異性接頭蛋白和底物，MO25(mouseprotein25)主要參與LKB1的調(diào)節(jié)，它通過結(jié)合到STRAD的羧基端從而發(fā)揮穩(wěn)定STRAD和LKB1復合物的功能LKB1不僅活化AMPK，還激活AMPK亞家族的多種激酶。相應地，這些激酶參與介導LKBl的磷酸化效應，包括其腫瘤抑制功能。2021/7/26152021/7/2615RegulationofAMPKactivation.2021/7/2616RegulationofAMPKactivation.2021/7/26172021/7/2617LKB1的結(jié)構(gòu)及組織分布LKB1基因定位于人19p13．3，整個基因跨度為23kb。LKB1蛋白由433個氨基酸殘基組成(鼠類的LKB1有436個氨基酸殘基)，分子量為50kD，具有絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶功能.LKB1廣泛分布于人體多種組織中.，發(fā)現(xiàn)幾乎所有組織均有表達，其中成人以上皮、睪丸生精小管和肝臟的表達最強，而胎兒組織中又高于成人；腫瘤組織中的表達高于相應的正常組織.2021/7/2618LKB1的結(jié)構(gòu)及組織分布LKB1基因定位于人19p13．3，LKB1的活性調(diào)節(jié)LKB1的激酶催化域位于第44-309位氨基酸殘基。在LKB1的433個氨基酸殘基中，第1-346氨基酸殘基是維持其激酶功能所必需的，其中第38-43氨基酸殘基為LKB1的核定位信號序列(nuclearlocalisationsignal，NLS)。LKB1通過NLS定位于細胞核，通過與LIP1(LKB1interactingprotein一1)作用而錨在細胞質(zhì).在某些特定細胞(如神經(jīng)元，內(nèi)皮細胞，淋巴細胞等)，AMPK也能被Ca2+和AMP依賴的磷酸化激活，這一過程中的上游激酶是CaMKKβ。AMP可以加強LKB1／STRAD／M025復合物對完整AMPK三聚體的磷酸化，但是不能加強該復合物對分離的、單個的AMPKα亞基的磷酸化。2021/7/2619LKB1的活性調(diào)節(jié)LKB1的激酶催化域位于第44-309位氨TAK1(TGF-β活化激酶一1)被廣泛認為是一種MAPKK(促分裂原活化蛋白激酶激酶)激酶-7，近來研究表明其在AMPK活化通路中具有中樞般的調(diào)節(jié)作用。研究表明，體外TAK1(TGF-β-activatedkinase-1)[也就是MAP3K7(MAPKKkinase-7)]，以及TAK1相關蛋白TAB1能夠使Thr172磷酸化，激活AMPK，從而被認為是一種新的AMPKK。當TAK1缺乏時，LKB1也有一定的活性，提示除了TAK1對AMPK的直接激活作用外，還可能存在著其他的作用機制。2021/7/2620TAK1(TGF-β活化激酶一1)被廣泛認為是一種MAPKKCaMKK(鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶激酶)也能夠調(diào)節(jié)AMPK的活性，CaMKK主要存在于神經(jīng)系統(tǒng)，其對Thr172的磷酸化不依賴于AMP濃度的升高，而是通過增高Ca2+濃度從而激活AMPK。其調(diào)節(jié)是通過細胞內(nèi)鈣離子濃度的升高而啟動。2021/7/26212021/7/26212、通過AMP／ATP比值調(diào)節(jié)AMPK的活性主要受細胞中AMP／ATP比值和肌酸／磷酸肌酸比值的升高的調(diào)節(jié)。在生理情況下，為了維持基本的代謝需要，細胞中維持著高濃度的ATP水平。在多數(shù)真核細胞中，ATP／ADP的比值約為10：1，而且在很小的范圍內(nèi)變化。在腺苷激酶的作用下2ADP←→ATP+AMP，因而AMP／ATP比值是ADP／ATP的級數(shù)，而且比后者的比值變化更為敏感。當細胞受到任何引起ATP生成減少，消耗增加的應激刺激時，AMP／ATP比值增加，AMPK則被激活。因而，AMP是調(diào)節(jié)AMPK的關鍵，但AMP是如何調(diào)節(jié)AMPK的機制尚不完全清楚。2021/7/26222、通過AMP／ATP比值調(diào)節(jié)AMPK的活性主要受細胞中AM在體內(nèi)許多因素，如缺血、缺氧、葡萄糖缺乏、饑餓、電刺激、熱休克，以及一氧化氮、三羧酸循環(huán)或氧化磷酸化的抑制劑，如亞砷酸鹽、抗霉素A、二硝基苯酚和疊氮化合物等，均導致AMP／ATP比值顯著增高2021/7/2623在體內(nèi)許多因素，如缺血、缺氧、葡萄糖缺乏、饑餓、電刺激、熱休AMP激活AMPK的機制可能通過以下3種方式：(1)AMP直接作用于AMPK，變構(gòu)激活AMPK；(2)AMPK和AMP結(jié)合使之成為其上游激酶AMPK激酶(AMPKK)的良好底物和蛋白磷酸酶的不良底物；(3)AMP直接變構(gòu)激活AMPKK，后者通過磷酸化作用激活AMPK。2021/7/2624AMP激活AMPK的機制可能通過以下3種方式：2021/7/3、激活劑AMPKK和AMPK可被5一氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(AICAR)激活。AICAR能被細胞攝取，在腺苷激酶的磷酸化作用下形成一磷酸衍生物ZMP(5-aminoimidazole-4-Carboxamide-1-β-D-ribofuranosy1-5-monophate)，ZMP具有AMP樣作用，可激活AMPK。Jorgensen等發(fā)現(xiàn)AICAR激活AMPK并誘導骨骼肌細胞攝取葡萄糖，只與AMPKα2亞基密切相關，與α1亞基無關；而肌肉收縮誘導AMPK活化與AMPKα1、α2亞基均有關。

2021/7/26253、激活劑AMPKK和AMPK可被5一氨基咪唑-4-甲酰胺核4、其他目前認為，AMP通過結(jié)合AMPK的γ亞單位引起AMPK的構(gòu)象改變，一方面可以直接增加酶的活性(<5倍)，另一方面可以使其構(gòu)象改變更有利于AMPK激酶對其磷酸化，進而增加AMPK活性(50～100倍)。所有這些AMP對AMPK的激活作用均可被ATP所拮抗。2021/7/26264、其他目前認為，AMP通過結(jié)合AMPK的γ亞單位引起AMP5、AMP通路的調(diào)節(jié)⑴Leptin（瘦素）在調(diào)節(jié)攝食、能量消耗和神經(jīng)內(nèi)分泌功能方面起重要作用。最近研究表明，leptin選擇性激活骨骼肌中的AMPKa2亞基，早期激活是leptin對肌肉的直接作用，在骨骼肌瘦素可直接激活AMPK活性進而抑制乙酰COA羧化酶(ACC)活性，加速脂肪酸的氧化作用，減少甘油三酯的沉積。同時其在肝臟中對糖脂代謝調(diào)節(jié)亦是通過激活AMPK來發(fā)揮作用，而且依賴于酪氨酸激酶(JAK2)信號通路發(fā)揮作用的。瘦素對胰島素分泌的影響的研究結(jié)論仍不同，但可以肯定的是AMPK的激活能抑制胰島素的釋放。而其后的激活作用則有賴于下丘腦．交感神經(jīng)系統(tǒng)軸，但在下丘腦中l(wèi)eptin抑制AMPK活性，引起攝食減少和體重下降。

瘦素在不同組織對AMPK的影響不同的原因有待于進一步研究，推測可能由于不同組織AMPK各亞單位表達以及其上游激酶LKB1、鈣調(diào)節(jié)蛋白激酶的表達差異造成。2021/7/26275、AMP通路的調(diào)節(jié)⑴Leptin（瘦素）在調(diào)節(jié)攝食、能量⑵Adiponectin（脂聯(lián)素）是一種由脂肪細胞產(chǎn)生的抗糖尿病胰島素抵抗和抗動脈粥樣硬化的細胞因子。adiponectin激活AMPK，進而激活其下游靶點MAPK，增強PPARα轉(zhuǎn)錄活性及靶基因的表達，促進骨骼肌脂肪酸的氧化,降低脂質(zhì)在骨骼肌的堆積，同時減少游離脂肪酸進入肝臟，改善肝臟的胰島素抵抗，從而降低肝糖的生成和極低密度脂蛋白的合成。刺激骨骼肌脂肪酸氧化和葡萄糖攝取，抑制內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)生以及抑制平滑肌細胞增殖，有抗糖尿病及抗動脈粥樣硬化作用。

脂聯(lián)素介導的AMPK通路還可與其它信號通路相互作用，減弱mTOR信號通路，有效阻止mTOR介導的IRS-2的降解。

近年發(fā)現(xiàn)，adiponectin通過激活AMPK在促進新血管生成、抑制內(nèi)皮細胞凋亡方面發(fā)揮積極作用，但其激活AMPK的具體信號轉(zhuǎn)導機制仍不清楚。⑶ghrelin(腦腸肽)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種肽類激素，是生長激素促泌物受體(GSH-R)的內(nèi)源性配體。研究發(fā)現(xiàn)活體注射ghrelin能夠刺激下丘腦AMPK的激活。2021/7/2628⑵Adiponectin（脂聯(lián)素）是一種由脂肪細胞產(chǎn)生的抗(Proteinphosphatase2C)2021/7/2629(Proteinphosphatase2C)2021/7peroxisomeproliferator-activatedreceptor-γ(PPAR-γ)coactivator1α(PGC-1α)

2021/7/2630peroxisomeproliferator-activa

ProposedmodelfordualregulationofTSC-mTOR-S6KinasepathwaybyAMPKandinsulin-PI3Ksignaling2021/7/2631Proposedmodelfordualregul⑷、抵抗素（resistin）是存在于血漿中的富含半胱氨酸的分泌性蛋白，可作用于脂肪、肝臟及骨骼肌等胰島素靶器官，促進肝糖輸出，導致胰島素抵抗。目前研究發(fā)現(xiàn)抵抗素以上作用的發(fā)揮是由抑制AMPK活性介導。

目前由于抵抗素受體尚未克隆，其細胞內(nèi)的信號途徑尚未完全清楚。

2021/7/2632⑷、抵抗素（resistin）是存在于血漿中的富含半胱氨酸的⑸、炎癥因子的影響炎癥因子TNFα的增加所引起的AMPK的活性下降，能抑制胰島素信號轉(zhuǎn)導目前體外研究證實AICAR能抑制IL-6、TNFα、MIP-1alpha/beta和其他脂肪組織分泌的細胞因子的釋放，從而保護心肌，改善心肌急性缺血及凋亡，逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗的發(fā)生。⑹、其他脂肪細胞因子的影響脂肪組織尚能分泌血管緊張素原、?；碳さ鞍?ASP)、葡聚糖結(jié)合蛋白28(GBP28)、視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)等。其能通過自分泌,旁分泌等作用參與能量代謝及平衡，但其與AMPK之間的調(diào)節(jié)關系目前并不十分肯定，尚需要進一步研究。2021/7/2633⑸、炎癥因子的影響炎癥因子TNFα的增加所引起的AMPK的活6、AMPK-RelatedKinasesRecentevidencehasidentifiedatleast12enzymesthatarerelatedtoAMPKatthelevelofhomologyinthecatalyticdomain.TheAMPK-relatedkinasefamilyofkinaseisreferredtoastheAMPK-RKfamily.TheseAMPK-RKfamilyenzymesareBRSK1,BRSK2,NUAK1,NUAK2,SIK1,SIK2,SIK3,MARK1,MARK2,MARK3,MARK4

andMELK.LikeregulationofAMPKbytheLKB1kinase,11oftheseAMPK-relatedfamilymembersarealsosubjecttoLKB1-mediatedregulation.

MELKistheonlyfamilymembernotshowntobeasubstrateforLKB1.BRSK1andBRSK2arebrain-specificserine/threoninekinases1and2.NUAK1referstonuclearAMPK-relatedkinase.TheNUAK1geneisalsocalledAMPK-relatedkinase5(ARK5).NUAK2isalsocalledSNF1（sucrosenonfermenting）/AMPK-relatedkinase(SNARK).SIKreferstosalt-inducedkinaseMARK1–4aremicrotubuleaffinity-regulatingkinases1through4MELKismaternalembryonicleucinezipperkinase.2021/7/26346、AMPK-RelatedKinasesRecente四AMPK下游靶標及其生物學效應1AMPK對脂代謝的調(diào)節(jié)乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和羥甲基戊二酸單酰CoA還原酶(HMGR)分別在脂肪酸和膽固醇的合成中起關鍵作用。ACC和HMGR均是AMPK的靶分子。激活的AMPK可以使它們磷酸化，抑制它們的功能，從而抑制肝脂肪酸和膽固醇的合成過表達重組激活的AMPKa可以負性調(diào)節(jié)ACC的活性，減少肝細胞中脂質(zhì)的含量，而抑制AMPK則可增加肝細胞中高糖所誘導的脂質(zhì)聚集。2021/7/2635四AMPK下游靶標及其生物學效應1AMPK對脂代謝的調(diào)節(jié)脂肪酸氧化是肌肉組織能量來源的重要方式。肌肉收縮及運動等能激活AMPK，然后通過磷酸化作用抑制ACC，減少丙二酰輔酶A的合成，負反饋增強CPT-1（肉毒堿棕櫚酸轉(zhuǎn)移酶一1）的活性以及脂肪酸的氧化。此外，AMPK還參與了甘油三酯的調(diào)節(jié)。在脂肪細胞中，AMPK激動劑不僅可通過ACC磷酸化而抑制脂肪生成，還可通過磷酸化抑制激素敏感脂肪酶，從而抑制異丙腎上腺素所誘導的脂肪分解。AMPK這種既調(diào)節(jié)脂肪生成，又抗脂肪分解的作用，可以減少血流中游離脂肪酸濃度，在肥胖和代謝綜合征中減少脂毒性的作用具有一定治療意義。2021/7/2636脂肪酸氧化是肌肉組織能量來源的重要方式。肌肉收縮及運動等能激2021/7/26372021/7/26372AMPK對糖代謝的調(diào)節(jié)是一條非胰島素激活的信號通路，一是誘導葡萄糖轉(zhuǎn)運體4向漿膜轉(zhuǎn)移；二是通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，開啟葡萄糖轉(zhuǎn)運體4基因的表達。目前的研究表明，AICAR(5-氨基-4-甲酰胺咪唑核糖核苷酸,為AMPK的激活劑)和肌肉收縮增加肌肉對葡萄糖的攝取，是通過葡萄糖轉(zhuǎn)運體(GLUT)向胞膜轉(zhuǎn)位來完成的。在骨骼肌細胞過表達重組激活的AMPK時，可刺激葡萄糖的攝取，并伴隨有GLUT1和GLUT4的轉(zhuǎn)位。在脂肪細胞中，AMPK可以增加葡萄糖轉(zhuǎn)運以及GLUT4的轉(zhuǎn)位，該作用與胰島素信號通路不盡相同。激活脂肪細胞GLUT4的轉(zhuǎn)位，從而增加葡萄糖的轉(zhuǎn)運，該作用有可能是通過p38AMPK依賴的機制。2021/7/26382AMPK對糖代謝的調(diào)節(jié)是一條非胰島素激活的信號通路，一AMPK的激活引起磷酸果糖-2-激酶磷酸化，刺激2，6-二磷酸果糖產(chǎn)生，從而促進糖酵解。產(chǎn)生更多ATP。磷酸果糖-2-激酶有四種異構(gòu)體，只有心臟型和誘導型異構(gòu)體是AMPK的靶標。肝細胞中激活AMPK不僅可以通過抑制6-磷酸果糖2-激酶、L型丙酮酸激酶(L-PK)等抑制葡萄糖酵解，還能通過抑制果糖1，6-二磷酸酶抑制糖異生。以及通過磷酸化糖原合酶，抑制糖原合成。2021/7/2639AMPK的激活引起磷酸果糖-2-激酶磷酸化，刺激2，6-二磷2021/7/26402021/7/26403、抑制蛋白質(zhì)合成有研究表明，AMPK和mTOR信號通路相關聯(lián)，AMPK的激活將抑制mTOR及其效應器。AMPK可能通過調(diào)節(jié)mTOR通路，從而抑制蛋白質(zhì)合成。降低mTOR對其效應器真核細胞啟始因子4E結(jié)合蛋白、70kDS6激酶、核糖體蛋白S6激酶和真核細胞啟始因子4G的磷酸化作用，進而抑制蛋白質(zhì)合成，減少能量消耗。AMPK可能通過激活真核延長因子2(eukaryoticelongationfactor-2，eEF-2)激酶，使eEF-2磷酸化失活，導致蛋白質(zhì)合成受抑制。2021/7/26413、抑制蛋白質(zhì)合成有研究表明，AMPK和mTOR信號通路相關TSC1-TSC2：tumorsuppressorgenestuberoussclerosiscomplex1and2結(jié)節(jié)性硬化癥復合物（TSC）

mTOR：mammaliantargetofrapamycin哺乳動物雷帕霉素靶蛋白

TORisaserine/threoninekinase

4E-BP1：eIF4Ebindingprotein1真核細胞啟始因子4E結(jié)合蛋白eIF4E：eukaryoticinitiationfactor4ES6kinase核糖體蛋白S6激酶（P70S6K）2021/7/2642TSC1-TSC2：tumorsuppressorgenAMP-activatedproteinkinase(AMPK)inhibitsthepathwayofthemammaliantargetofrapamycincomplex1(mTORC1)inmultiplefashions.Underenergeticstressconditions,AMPKphosphorylatesTSC2andRaptortoinhibitthemTORC1pathway.2021/7/2643AMP-activatedproteinkinase(2021/7/26442021/7/26444、調(diào)節(jié)參與基因轉(zhuǎn)錄的因子AMPK使轉(zhuǎn)錄激活因子p300的Ser89磷酸化，調(diào)節(jié)其介導核受體轉(zhuǎn)錄活性的能力，即減少p300與核受體(如過氧化氫酶體增殖子激活的受體、甲狀腺受體、視黃酸受體、視黃醛X受體)的相互作用，但并不影響p300與非核受體(如轉(zhuǎn)錄因子E1a、p53、GATA4)的相互作用，提示在細胞能量代謝和基因表達間確實存在一種直接聯(lián)系，值得深入研究。2021/7/26454、調(diào)節(jié)參與基因轉(zhuǎn)錄的因子AMPK使轉(zhuǎn)錄激活因子p300的S缺氧誘導因子l(hypoxia．induciblefactor-1，HIF-1)是調(diào)控細胞缺氧反應基因的重要轉(zhuǎn)錄因子。缺氧時AMPK激活作為能量感受器起作用，缺氧快速激活AMPK，進而促進HIF-1表達，以啟動代謝適應。2021/7/2646缺氧誘導因子l(hypoxia．induciblefact5、誘導細胞凋亡激活AMPK，通過c-myc或c-JunN端激酶及其后的caspase通路，誘導胰腺β細胞凋亡；通過caspase通路誘導神經(jīng)母細胞瘤的細胞凋亡。此外，還發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)母細胞瘤中，AICAR活化AMPK后，通過激活核因子kB(nuclearfactor-kappaB，NF-kB)，促進氧化應激誘導的凋亡，2021/7/26475、誘導細胞凋亡激活AMPK，通過c-myc或c-JunN6、促進血管形成，調(diào)節(jié)血管張力AMPK激活有助于血管生成前Akt信號的維持.AMPK還可通過磷酸化激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶，產(chǎn)生一氧化氮，調(diào)節(jié)血管張力。通過舒張血管平滑肌，增加血流，以改善缺血缺氧組織的血氧供應。2021/7/26486、促進血管形成，調(diào)節(jié)血管張力AMPK激活有助于血管生成前A2021/7/26492021/7/26497、抗炎AMPK的激活減少cAMP介導的上皮氯化物的分泌，從而減輕炎癥反應.有研究顯示，AICAR抑制脂多糖誘導的致炎細胞因子(如腫瘤壞死因子α、白介素1β和白介素6)以及誘導型一氧化氮合酶的表達：通過下調(diào)IkB激酶α／β活性，減輕脂多糖誘導的NF-kB的激活；通過抑制CCAAT／增強子結(jié)合蛋白(CCAAT／enhancer-bindingprotein，C／EBP)的表達，阻止C／EBP核轉(zhuǎn)位。提示AMPK系統(tǒng)是一個新型的抗炎信號途徑，AMPK的活化在治療炎癥性疾病中具有重要價值。2021/7/26507、抗炎AMPK的激活減少cAMP介導的上皮氯化物的分泌，從8、對離子通道的影響研究顯示在人類肺和結(jié)腸細胞中，AMPK的激活也抑制cAMP激活的C1-流。該作用是CFTR和AMPK間存在生理性相互作用。實囊性纖維化轉(zhuǎn)膜電導調(diào)節(jié)子(cysticfibrosistransmembraneconductanceregulator，CFTR)是一種ATP門控的Cl通道，參與跨上皮離子轉(zhuǎn)運，其開放概率通過cAMP依賴的蛋白激酶的磷酸化而增加。由于通道的開放和關閉要求ATP，加之通道參與的跨上皮離子轉(zhuǎn)運消耗ATP，故抑制CFTR有助于能量貯存。此外，AMPK也調(diào)節(jié)電壓門控Na+通道，延緩開放通道的失活。2021/7/26518、對離子通道的影響研究顯示在人類肺和結(jié)腸細胞中，AMPK的9、對細胞衰老的調(diào)控細胞經(jīng)AMPK激活劑處理后出現(xiàn)衰老特性，與衰老相關的β-半乳糖苷酶活性增加以及P16INK4a表達增加。示AMPK激活引起的衰老表型可能與HuR功能下降有關。HuR是RNA結(jié)合蛋白，AMPK抑制RNA結(jié)合蛋白HuR向胞質(zhì)輸出,以及HuR與編碼增生性基因的轉(zhuǎn)錄本的靶向結(jié)合。2021/7/26529、對細胞衰老的調(diào)控細胞經(jīng)AMPK激活劑處理后出現(xiàn)衰老特性，五AMPK與代謝疾病在肥胖及2型糖尿病的發(fā)病過程中，血漿脂聯(lián)素水平的下降與IR的進展程度相平行。脂聯(lián)素刺激肌細胞中ACC的磷酸化、脂肪酸的氧化、葡萄糖的攝取和乳酸鹽的生成都與AMPK的活化有關；當AMPK活性被抑制時，脂聯(lián)素產(chǎn)生的這些效應也均被抑制。這提示脂聯(lián)素刺激的葡萄糖利用和脂肪酸氧化可能是通過AMPK的介導完成的。在肌肉中脂聯(lián)素激活AMPK和過氧化物酶體增殖物活化受體γ，增加脂肪酸的β氧化，減少甘油三酯的含量，減輕肌肉中的IR；在肝臟，脂聯(lián)素同樣激活AMPK，下調(diào)葡萄糖-6-磷酸酶，減少肝臟葡萄糖的輸出。2021/7/2653五AMPK與代謝疾病在肥胖及2型糖尿病的發(fā)病過程中，血漿脂1.AMPK對攝食的影響最新的證據(jù)表明在調(diào)控全身的能量攝入和利用中，AMPK也發(fā)揮著極其重要的作用，AMPK在下丘腦攝食調(diào)控中起作用，激活AMPK促進攝食，抑制AMPK引起厭食。這些作用大多是通過介導激素和細胞因子的作用而實現(xiàn)。如在室旁下丘腦中，leptin抑制AMPK活性，從而減少攝食和體重；一方面在外周組織激活AMPK．抑制肝臟中葡萄糖的產(chǎn)生，增加骨骼肌對葡萄糖的利用及脂肪酸的氧化，同時作用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機體對能量的攝入與消耗。，下丘腦內(nèi)的神經(jīng)元可以感知各種不同的神經(jīng)內(nèi)分泌和代謝信號，調(diào)節(jié)機體的能量供需平衡。2021/7/26541.AMPK對攝食的影響最新的證據(jù)表明在調(diào)控全身的能量攝入和激活下丘腦的AMPK可以增加下丘腦弓形核神經(jīng)肽Y的表達，增加食物的攝入，減少能量消耗；瘦素和Ghrelin均可作用于下丘腦，通過AMPK調(diào)節(jié)食欲。瘦素可抑制下丘腦的AMPK，增加抑制食欲的神經(jīng)肽釋放，從而減少食物攝入；Ghrelin則可激活下丘腦的AMPK，減少抑制食欲的神經(jīng)肽釋放，刺激食物的攝入。2021/7/2655激活下丘腦的AMPK可以增加下丘腦弓形核神經(jīng)肽Y的表達，增加2021/7/26562021/7/2656AMPK在中樞和外周的作用是截然相反的，如瘦素在下丘腦抑制AMPK，而在外周組織激活AMPK。因而以AMPK及其信號通路為靶點的抗肥胖和代謝綜合征的治療方案應該是安全并有組織特異性的，如抑制下丘腦的AMPK(減少食欲)，同時激活外周的AMPK(增加脂肪酸氧化，改善胰島素抵抗)。近來有研究表明，α硫辛酸(線粒體脫氫酶的天然輔助因子)具有這種下丘腦與外周效應相反的作用，不但可抑制下丘腦AMPK，還能激活骨骼肌中的AMPK。α硫辛酸可通過降低肥胖大鼠骨骼肌中甘油三酯含量而減輕其體重，防止其發(fā)生糖尿病，a硫辛酸的這一作用是由AMPK介導的。

2021/7/2657AMPK在中樞和外周的作用是截然相反的，如瘦素在下丘腦抑制A二甲雙胍和羅格列酮，它們均可以激活肌肉和其他組織中的AMPK。但由于這兩類藥物尚無組織選擇性，二甲雙胍會造成胃腸道不適以及乳酸過多癥，而羅格列酮會引起脂肪生成及造成一定的肝損害等，限制了它們應用適應癥的進一步擴大。2021/7/2658二甲雙胍和羅格列酮，它們均可以激活肌肉和其他組織中的AMPKRoleofAMP-activatedproteinkinase(AMPK)inthecontrolofwhole-bodyenergyhomeostasis2021/7/2659RoleofAMP-activatedprotein2.調(diào)節(jié)基因表達，改善糖脂代謝研究認為，AMPK的短期效應是直接磷酸化代謝途徑中的一些酶，而其長期效應對調(diào)節(jié)基因表達起重要作用。AMPK在許多細胞中可調(diào)節(jié)基因表達，在胰島β細胞中，AMPK被AICAR激活后引起GLUT2、醛縮酶B、丙酮酸激酶等基因表達的下降；在肝臟細胞中，AMPK被激活后引起脂肪酸合成酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、葡萄糖-6-磷酸酶基因表達的下降，AMPK介導的肝臟中基因表達的變化在調(diào)節(jié)肝糖生成過程中起重要作用。肝細胞核因子4α是一種轉(zhuǎn)錄因子，在肝臟、小腸及內(nèi)分泌腺中，對參與能量代謝酶的基因表達起調(diào)節(jié)作用，Leff研究發(fā)現(xiàn)，肝細胞核因子4的活性受AMPK激動劑AICAR的調(diào)節(jié)，AICAR可以引起多種肝細胞核因子4靶基因表達的下調(diào)，從而改善糖脂代謝。2021/7/26602.調(diào)節(jié)基因表達，改善糖脂代謝研究認為，AMPK的短期效應是近年來研究認為，肥胖、糖尿病是一種慢性炎癥狀態(tài)。AMPK的活化可增加脂肪酸氧化并改善葡萄糖的穩(wěn)態(tài)。Pilon等在實驗中發(fā)現(xiàn)這可能是通過抑制誘導型一氧化氮合酶(iNOS)來完成的。目前認為iNOS是一種促炎癥反應介質(zhì)，在多種細胞如骨骼肌細胞、脂肪細胞和巨噬細胞均顯示，AMPK可抑制iNOS的作用，通過小劑量干擾RNA(iRNA)抑制AMPK的表達，將消除其對iNOS的抑制作用。2021/7/2661近年來研究認為，肥胖、糖尿病是一種慢性炎癥狀態(tài)。AMPK的活3.AMPK對胰島β細胞功能的影響盡管激活AMPK可增加肌肉對葡萄糖的攝入，減少肝臟葡萄糖的產(chǎn)出，維持血糖的正常，但AMPK對胰島β細胞中胰島素的合成與分泌的影響目前仍有爭議。在研究AMPK對胰島B細胞胰島素釋放的分子機制研究中發(fā)現(xiàn)，AMPK在調(diào)控胰島素釋放的信號通路上游發(fā)揮作用。但也有報道高濃度葡萄糖對胰島素分泌的刺激作用則被AMPK激活所抑制，具體的分子機制尚不清楚。2021/7/26623.AMPK對胰島β細胞功能的影響盡管激活AMPK可增加肌肉AMPK不僅可以影響與胰島素分泌相關蛋白的表達，還能調(diào)節(jié)胰島素分泌的終末步驟，包括囊泡的遷移以及囊泡的胞吐作用。過表達AMPK可以抑制葡萄糖對囊泡遷移的刺激作用，減少與胞膜融合的囊泡數(shù)，但不影響囊泡與胞膜融合的動力學，其機制是囊泡轉(zhuǎn)運體系中的組成成分可被AMPK磷酸化，從而抑制低糖條件下囊泡向胞膜的遷移.AMPK在調(diào)控胰島素釋放的信號通路上游發(fā)揮作用。在大鼠胰島和MIN6β細胞中，葡萄糖對胰島素分泌的刺激作用可被AICAR或過表達AMPK的腺病毒所阻斷。因此研究認為葡萄糖對AMPK的抑制效應在葡萄糖刺激胰島素分泌中起重要作用。2021/7/2663AMPK不僅可以影響與胰島素分泌相關蛋白的表達，還能調(diào)節(jié)胰島AMPK的激活可通過減少胰島β細胞的脂毒性和抗β細胞凋亡來改善β細胞功能。胰島β細胞中聚集的脂肪酸和甘油三酯可減弱葡萄糖對胰島素分泌的調(diào)節(jié)，即胰島β細胞的脂毒性作用。AMPK的激動劑AICAR可減少內(nèi)源性SREBP-1C和FAS基因的表達，并減少細胞內(nèi)甘油三酯的含量。在過表達SREBP-1C造成的β細胞脂毒性模型細胞中，給予AICAR可磷酸化AMPK和ACC，增加游離脂肪酸的氧化，部分逆轉(zhuǎn)甘油三酯的聚集，改善葡萄糖對胰島素分泌的調(diào)節(jié)作用。2021/7/2664AMPK的激活可通過減少胰島β細胞的脂毒性和抗β細胞凋亡來4、對胰島素信號傳導影響AMPK能磷酸化IRS-1的第789位絲氨酸，這種磷酸化加強了胰島素信號傳導，與胰島素刺激的IRS-1偶聯(lián)的PI3K活性增加有關。2021/7/26654、對胰島素信號傳導影響AMPK能磷酸化IRS-1的第789六AMPK對心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用目前的研究主要集中在AMPK對缺血再灌的保護作用方面。實驗證明，心肌缺血時，AMPK可被缺氧和氧化應激而激活。而AMPK的活化對缺血再灌具有保護作用，是應激狀態(tài)下維持心肌能量穩(wěn)態(tài)所必須的。AMPK對心肌的保護作用可能是通過以下幾個機制：①在心臟，AMPK可直接磷酸化并激活磷酸果糖激酶2，產(chǎn)生2，6一二磷酸果糖，后者通過激活6磷酸果糖-1激酶增加糖原的分解；②AMPK在心肌缺血時可增加葡萄糖的攝入和糖酵解；③減少在缺血和再灌時心肌的損傷和凋亡。2021/7/2666六AMPK對心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用目前的研究主要集中在AMPAMPK是一種保護性蛋白激酶，對缺血性心肌損傷具有重要的防護作用。當心肌缺血時，免疫調(diào)節(jié)因子MIF(巨噬細胞移動抑制因子)可調(diào)控AMPK活性而當MIF缺失時，上述調(diào)節(jié)會失控。

2021/7/2667AMPK是一種保護性蛋白激酶，對缺血性心肌損傷具有重要的防護另外，心肌缺氧時AMPK的激活還可以抑制蛋白合成，改善心肌肥大。在蛋白合成過程中，真核延伸因子-2(eEF2)可調(diào)節(jié)蛋白的轉(zhuǎn)錄，參與肽鏈的延長，其活性可被eEF2激酶通過磷酸化而抑制。p70S6激酶則可通過磷酸化eEF2激酶或核糖體蛋白S6來調(diào)節(jié)蛋白的合成。而p70S6激酶的活性受mTOR(mammaliantargetofrapamycin)的蛋白調(diào)控。mTOR是蛋白質(zhì)翻譯中的重要調(diào)節(jié)物，生長因子可激活它，而營養(yǎng)撤除可抑制其介導的信號通路。AMPK的激活通過對mTOR的ser-2448位的磷酸化，而抑制其對p70S6激酶的活化，并增加eEF2的磷酸化。AMPK的激活在心肌缺氧時對改善心肌肥大具有重要意義。AMPK還可以調(diào)節(jié)離子通道，改善心臟的傳導功能。2021/7/2668另外，心肌缺氧時AMPK的激活還可以抑制蛋白合成，改善心肌肥有研究發(fā)現(xiàn)，AICAR、脂聯(lián)素及胃腸道來源的激素Ghrelin等通過AMPK直接或間接地對心血管具有保護作用。AMPK對血管內(nèi)皮具有保護作用可能是通過以下幾個方面：①抑制高糖引起的血管內(nèi)皮細胞中caspase-3的活性，減少細胞凋亡；②激活AMPK可抑制ACC的功能，促進內(nèi)皮細胞對FFA的氧化，拮抗FFA造成的內(nèi)皮細胞脂毒性；③抑制ROS和NF-kB的活性以及炎性因子的產(chǎn)生；④內(nèi)皮中的AMPK還可以通過磷酸化絲氨酸1177位點，激活一氧化氮合酶，增強內(nèi)皮依賴性的血管舒張。2021/7/2669有研究發(fā)現(xiàn)，AICAR、脂聯(lián)素及胃腸道來源的激素Ghreli2021/7/26702021/7/2670存在一些問題(1)雖然AICAR作為AMPK的激活劑得以廣泛應用，但AICAR并非AMPK的特異激活劑，加之缺乏特異性AMPK抑制劑，因此，對AICAR激活AMPK的效應難以作出正確評價(2)人們對AMPK的上游激酶AMPKK的認識還相當有限，迄今為止僅探及唯一一種腫瘤性抑制激酶LKB1，進一步深入研究AMPK上游激酶，無疑將有助于對完整AMPK級聯(lián)系統(tǒng)的認識。2021/7/2671存在一些問題(1)雖然AICAR作為AMPK的激活劑得以廣泛白藜蘆醇(Resveratrol),AMPK活性與腦健康核呼吸因子1（NRF-1）是轉(zhuǎn)錄激活線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mtTFA）和線粒體呼吸酶亞基基因的轉(zhuǎn)錄因子之一,在線粒體生物產(chǎn)生(mitochondriabiogenesis)和能量代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用。NRF-1與共激活因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)相互作用可增強其轉(zhuǎn)錄活性已知神經(jīng)元活動以及能量代謝與PGC-1α，NRF-1和mtTFA表達密切偶聯(lián),然而，AMPK是否介導了神經(jīng)元興奮與能量代謝耦合的信號機制卻知之甚少。用原代培養(yǎng)的大鼠視皮層神經(jīng)元和單眼剝奪大鼠模型（MD），研究了AMP活化蛋白激酶（AMPK）在介導神經(jīng)元興奮依賴性PGC-1α和NRF-1表達的中的作用。發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元除極化，能夠迅速激活AMPK，顯著增加神經(jīng)元中PGC-1α，NRF-1和mtTFA水平，增加ATP的產(chǎn)生。2021/7/2672白藜蘆醇(Resveratrol),AMPK活性與腦健康AMPK的激動劑5'-aminoimidazole-4-carboxamideriboside(AICAR)或白藜蘆醇(Resveratrol),也顯著增加神經(jīng)元中PGC-1α和NRF-1mRNA水平。相反，所有這些影響可以完全由AMPK抑制劑CompoudC阻斷;大鼠單眼剝奪1周,顯著降低相應視覺剝奪視皮層內(nèi)AMPK磷酸化水平和活性，明顯下調(diào)視皮質(zhì)中PGC-1α和NRF-1的表達水平。而在體內(nèi)使用白藜蘆醇后，能夠顯著激活AMPK活性，抵制因單眼剝奪對視皮層神經(jīng)元PGC-1α和NRF-1的水平，線粒體的數(shù)量，線粒體呼吸的影響。結(jié)果表明，AMPK是一個重要的神經(jīng)元興奮-線粒體能量代謝偶聯(lián)信號分子，通過PGC-1α-NRF-1在神經(jīng)細胞線粒體能量代謝中發(fā)揮調(diào)控作用。(第四軍醫(yī)大學基礎部病理學與病理生理學教研室余璐，楊守京Neuroscience2010)。2021/7/2673AMPK的激動劑5'-aminoimidazole-4-c171260AMPKInhibitor,CompoundC是AMPK的一種選擇性抑制劑，在許多細胞類型中可抑制AMPK依賴性自噬，是研究自噬的有力工具。激活劑metformin和AICAR不能抑制CompoundC誘導產(chǎn)生的自噬。6-[4-(2-Piperidin-1-yl-ethoxy)-phenyl)]-3-pyridin-4-yl-pyrrazolo[1,5-a]-pyrimidineA-769662isapotent,reversibleAMP-activatedproteinkinase(AMPK)activatorwithanEC50of0.8μM.腺苷酸活化的蛋白激酶(AMPK)抑制劑P5499對短暫無鈣預處理心肌保護作用的影響(2011)AMPK的抑制劑2021/7/2674171260AMPKInhibitor,CompounAMPK是真核細胞能量的調(diào)節(jié)器，其活性主要由細胞內(nèi)AMP/ATP水平及其上游激酶調(diào)控。AMPK激活劑可分為天然激活劑和化學合成激活劑兩類，其中大多數(shù)可誘導細胞自噬。此外，研究發(fā)現(xiàn)AMPK抑制劑CompoundC也可引起腫瘤細胞發(fā)生自噬。AMPK在細胞腫瘤自噬中發(fā)揮著重要作用：AMPK不僅能通過TSC2、p53及p27kip1調(diào)控自噬，還可通過直接磷酸化ULK1引發(fā)自噬。2021/7/2675AMPK是真核細胞能量的調(diào)節(jié)器，其活性主要由細胞內(nèi)AMP/ULK1是自噬相關蛋白Atg1在哺乳動物細胞中的同源蛋白之一。ULK蛋白在細胞內(nèi)與mAtg13（Atg13同源物）、FIP200緊密結(jié)合形成復合體。.研究發(fā)現(xiàn)，ULK-mAtg13-FIP200復合體是mTOR的直接靶物，也是自噬體形成過程中的一個重要的正調(diào)控因子。在營養(yǎng)充足條件下，mTORC1可直接磷酸化mAtg13及ULK1上的抑制性位點，抑制ULK1激酶的活性，從而抑制自噬的起始；當營養(yǎng)條件不足時，AMPK被激活，致使mTORC1活性下降，mTORC1與ULK1復合體分離，使得ULK1與mAtg13抑制性磷酸化位點去磷酸化，ULK1除發(fā)生自身磷酸化外，還可進一步磷酸化FIP200及mAtg13的激活性磷酸化位點，使得它們再反饋激活ULK1，從而促進自噬的發(fā)生。2021/7/2676ULK1是自噬相關蛋白Atg1在哺乳動物細胞中的同源蛋白RegulationofULK1byAMP-activatedproteinkinase(AMPK)andmammaliantargetofrapamycincomplex1(mTORC1).Inthenutrient-richcondition,activemTORC1phosphorylatesULK1,whichnegativelyregulatestheULK1-AMPKinteraction.Oncethecellularenergylevelisdecreased,AMPKphosphorylatestoinhibitmTORC1atthelevelofTSC2andRaptor,relievingmTORC1-dependentULK1phosphorylation.ItallowsAMPK-ULK1interaction,followedbyULK1activationbyAMPKdependentphosphorylation.unc-51-likekinase1(ULK1)amammalianhomologofATG12021/7/2677RegulationofULK1byAMP-acti展望AMPK最早被認為在細胞代謝中起著關鍵作用，進來研究表明，AMPK的作用遠不止此。腫瘤抑制因子LKB1作用于AMPK的上游，p53、TSC2是AMPK的下游底物，提示其可抑制細胞增殖。AMPK不僅能通過mTOR-TSC2間接負調(diào)控自噬，還可通過直接磷酸化ULK1引發(fā)自噬。總的來說，AMPK在細胞的增殖、代謝及自噬中都起著關鍵作用，是溝通細胞增殖、自噬的橋梁。腫瘤細胞臨床治療中，通過重新激活AMPK或補充活化的AMPK，或許可以阻斷腫瘤細胞增殖，控制腫瘤發(fā)展。而包括AICAR在內(nèi)的多種AMPK激活劑均具抗腫瘤效應，提示AMPK可能為腫瘤的治療提供新的靶標。2021/7/2678展望2021/7/26782021/7/26792021/7/26792021/7/26802021/7/26802021/7/26812021/7/2681(最新整理)AMPK研究進展2021/7/2682(最新整理)AMPK研究進展2021/7/261AMPK研究進展2021/7/2683AMPK研究進展2021/7/262腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)是絲，蘇氨酸蛋白激酶,一種重要的蛋白激酶，主要協(xié)調(diào)代謝和能量的需要。短期效應能調(diào)節(jié)能量代謝，長期效應能調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。2021/7/2684腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedprotei激活AMPK，一方面關閉消耗ATP的合成代謝途徑；另一方面啟動產(chǎn)生ATP的分解代謝途徑，故被稱為“細胞能量調(diào)節(jié)器”。能夠調(diào)節(jié)機體的能量代謝，維持能量的供求平衡。近年來，隨AMPK研究的深入，發(fā)現(xiàn)其下游靶蛋白種類和數(shù)量眾多，具有多種重要的生物學效應。能改善代謝綜合征，故使其受到越來越廣泛的關注。2021/7/26852021/7/264一AMPK的結(jié)構(gòu)AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α(63kD)、β(30kD)和γ(37-63kD)

3個亞單位組成。其中，α亞單位起催化作用，而β和γ亞基在維持三聚體穩(wěn)定性和作用底物特異性方面起重要作用。每個亞單位都存在由2-3種基因所編碼的異構(gòu)體(α1，α2、β1，β2和γ1，γ2γ3)，從理論上來講，α、β和γ的不同異構(gòu)體可形成各種可能的組合,可能有12種。2021/7/2686一AMPK的結(jié)構(gòu)AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α(63k2021/7/26872021/7/266AMPKα含有548個氨基酸，可分為催化區(qū)N末端(1～312AA)、是起催化作用的核心部位，含有一個典型的絲，蘇氨酸蛋白激酶的催化區(qū)域，中間一個自動抑制區(qū)(312～392AA)和C末端一個亞單元結(jié)合區(qū)域(392～548AA)含有變構(gòu)結(jié)合位點，參與和AMP的結(jié)合。α亞單位中的8個位點(蘇氨酸172、蘇氨酸258、絲氨酸485等)均可被磷酸化，其中蘇氨酸172位點及其磷酸化對AMPK活性的調(diào)節(jié)起重要作用。研究中所檢測的總AMPK及活性AMPK蛋白通常是指其α亞單位，2021/7/2688AMPKα含有548個氨基酸，可分為催化區(qū)N末端(1～3122011年7月3日在CellMetabolism雜志上研究人員發(fā)現(xiàn)了AMPKalpha2催化亞基上一個新絲氨酸磷酸化位點serine491，這一位點介導leptin的抑制作用，并且是leptin影響進食和體重的關鍵位點。阻斷AMPKα2-serine491的磷酸化會使下丘腦AMPK活性增強、進食量和體重增加。Leptin影響下丘腦AMPKα2活性、神經(jīng)肽表達、進食量和體重都需要Serine491的磷酸化。研究還發(fā)現(xiàn)，p70S6激酶是一種AMPK活性抑制激酶，而AMPK是mTOR-p70S6激酶的底物。p70S6激酶和AMPKα2形成復合體，使serine491位點磷酸化。2021/7/26892011年7月3日在CellMetabolism雜志上研究β亞單位則好似一個支架，它可把α和γ亞單位連接起來。β亞單位N末端區(qū)域之后緊跟著兩個保守的結(jié)構(gòu)域——KIS和ASC，ASC結(jié)構(gòu)域為形成穩(wěn)定有活性的αβγ的復合物所必需，而KIS并不與激酶的其他亞基相互作用。KIS結(jié)構(gòu)域序列與“N-異淀粉酶結(jié)構(gòu)域”序列密切相關，為β亞基上的功能性糖原結(jié)合結(jié)構(gòu)域。其功能可能與糖原對AMPK的調(diào)節(jié)有關。β亞基的N端豆蔻?；土姿峄?，這些翻譯后的修飾，調(diào)節(jié)酶活性和亞基的細胞定位.2021/7/2690β亞單位則好似一個支架，它可把α和γ亞單位連接起來。β亞單γ亞基的N端區(qū)域在大小和序列上變化較大，與γ1相比，γ2和γ3的N端區(qū)域較長。γ亞單位有4個串行重復的CBS(胱硫醚β-合酶:cystathionine-β-synthase，CBS）結(jié)構(gòu)域。γ亞基含有兩個能結(jié)合激活性核苷酸AMP和抑制性核苷酸ATP的調(diào)節(jié)位點。AMPK以異源三聚體形式廣泛存在于哺乳動物的各種真核細胞種類，這種保守的三聚體形式是該酶的結(jié)構(gòu)和功能所必需的。AMPK亞單位在不同組織器官的分布不同，所形成的三聚體亦各異，可能與組織特異性靶分子的調(diào)節(jié)有關。γ亞基的N端乙?；苍黾恿薃MPK調(diào)節(jié)的復雜性。2021/7/2691γ亞基的N端區(qū)域在大小和序列上變化較大，與γ1相比，二AMPK的組織分布AMPK各亞基的組織分布不同。α1分布很廣，主要分布于腎、肝、肺、心臟和腦；α2主要分布在骨骼肌、心臟和肝臟。已證實α2亞基也存在于腦神經(jīng)元中，而且α2亞基含量明顯高于α1亞基。研究還發(fā)現(xiàn)α1定位于胞質(zhì)，而α2主要定位于胞核，提示在有ATP損耗的細胞應激反應中，AMPK-α2復合物的核定位可能至少部分通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因表達。2021/7/2692二AMPK的組織分布AMPK各亞基的組織分布不同。α1分布β1在肝臟高表達，在骨骼肌中低表達；而β2恰好相反。γ1、γ2廣泛分布于各組織細胞，γ3僅在骨骼肌中含量較高。在大部分細胞中主要以α1、β1和γ1異構(gòu)體為主，而在肝細胞和腦中α2表達較高，骨骼肌和心肌中α2、β2和γ2γ3則均有表達。2021/7/2693β1在肝臟高表達，在骨骼肌中低表達；而β2恰好相反。202三AMPK活性的調(diào)節(jié)

AMPK是一種高度保守的絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶。目前，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)至少有3種AMPK的上游激酶，分別為LKB1、AMPKK、TAK1和CaMKK。其AMPK活性調(diào)節(jié)非常復雜，它可被5‘-AMP別構(gòu)激活以及被磷酸肌酸別構(gòu)抑制，也可被其上游的AMPK激酶(AMPKK)激活，它們的作用位點都是磷酸化AMPKα亞基172位蘇氨酸。2021/7/2694三AMPK活性的調(diào)節(jié)AMPK是一種高度保守的絲氨酸1、AMPK的上游激酶LKB1最早發(fā)現(xiàn)于Peutz—Jegher綜合征(（色素沉著息肉綜合征）的研究中，是人體細胞中一個抑癌基因，又叫STK11(serine／threonineproteinkinase11)，是由lkb基因編碼的絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶家族的成員，是一種抑癌因素，其編碼的蛋白質(zhì)稱為LKB1／STK11.它可以直接磷酸化AMPKα亞單位上的172位蘇氨酸而激活AMPK。2021/7/26951、AMPK的上游激酶LKB1最早發(fā)現(xiàn)于Peutz—JeghLKB1發(fā)揮作用還必須有兩個附屬蛋白質(zhì)的共同存在：STRAD和MO25。STRAD(STE20relatedadaptorprotein)是LKB1特異性接頭蛋白和底物，MO25(mouseprotein25)主要參與LKB1的調(diào)節(jié)，它通過結(jié)合到STRAD的羧基端從而發(fā)揮穩(wěn)定STRAD和LKB1復合物的功能LKB1不僅活化AMPK，還激活AMPK亞家族的多種激酶。相應地，這些激酶參與介導LKBl的磷酸化效應，包括其腫瘤抑制功能。2021/7/26962021/7/2615RegulationofAMPKactivation.2021/7/2697RegulationofAMPKactivation.2021/7/26982021/7/2617LKB1的結(jié)構(gòu)及組織分布LKB1基因定位于人19p13．3，整個基因跨度為23kb。LKB1蛋白由433個氨基酸殘基組成(鼠類的LKB1有436個氨基酸殘基)，分子量為50kD，具有絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶功能.LKB1廣泛分布于人體多種組織中.，發(fā)現(xiàn)幾乎所有組織均有表達，其中成人以上皮、睪丸生精小管和肝臟的表達最強，而胎兒組織中又高于成人；腫瘤組織中的表達高于相應的正常組織.2021/7/2699LKB1的結(jié)構(gòu)及組織分布LKB1基因定位于人19p13．3，LKB1的活性調(diào)節(jié)LKB1的激酶催化域位于第44-309位氨基酸殘基。在LKB1的433個氨基酸殘基中，第1-346氨基酸殘基是維持其激酶功能所必需的，其中第38-43氨基酸殘基為LKB1的核定位信號序列(nuclearlocalisationsignal，NLS)。LKB1通過NLS定位于細胞核，通過與LIP1(LKB1interactingprotein一1)作用而錨在細胞質(zhì).在某些特定細胞(如神經(jīng)元，內(nèi)皮細胞，淋巴細胞等)，AMPK也能被Ca2+和AMP依賴的磷酸化激活，這一過程中的上游激酶是CaMKKβ。AMP可以加強LKB1／STRAD／M025復合物對完整AMPK三聚體的磷酸化，但是不能加強該復合物對分離的、單個的AMPKα亞基的磷酸化。2021/7/26100LKB1的活性調(diào)節(jié)LKB1的激酶催化域位于第44-309位氨TAK1(TGF-β活化激酶一1)被廣泛認為是一種MAPKK(促分裂原活化蛋白激酶激酶)激酶-7，近來研究表明其在AMPK活化通路中具有中樞般的調(diào)節(jié)作用。研究表明，體外TAK1(TGF-β-activatedkinase-1)[也就是MAP3K7(MAPKKkinase-7)]，以及TAK1相關蛋白TAB1能夠使Thr172磷酸化，激活AMPK，從而被認為是一種新的AMPKK。當TAK1缺乏時，LKB1也有一定的活性，提示除了TAK1對AMPK的直接激活作用外，還可能存在著其他的作用機制。2021/7/26101TAK1(TGF-β活化激酶一1)被廣泛認為是一種MAPKKCaMKK(鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶激酶)也能夠調(diào)節(jié)AMPK的活性，CaMKK主要存在于神經(jīng)系統(tǒng)，其對Thr172的磷酸化不依賴于AMP濃度的升高，而是通過增高Ca2+濃度從而激活AMPK。其調(diào)節(jié)是通過細胞內(nèi)鈣離子濃度的升高而啟動。2021/7/261022021/7/26212、通過AMP／ATP比值調(diào)節(jié)AMPK的活性主要受細胞中AMP／ATP比值和肌酸／磷酸肌酸比值的升高的調(diào)節(jié)。在生理情況下，為了維持基本的代謝需要，細胞中維持著高濃度的ATP水平。在多數(shù)真核細胞中，ATP／ADP的比值約為10：1，而且在很小的范圍內(nèi)變化。在腺苷激酶的作用下2ADP←→ATP+AMP，因而AMP／ATP比值是ADP／ATP的級數(shù)，而且比后者的比值變化更為敏感。當細胞受到任何引起ATP生成減少，消耗增加的應激刺激時，AMP／ATP比值增加，AMPK則被激活。因而，AMP是調(diào)節(jié)AMPK的關鍵，但AMP是如何調(diào)節(jié)AMPK的機制尚不完全清楚。2021/7/261032、通過AMP／ATP比值調(diào)節(jié)AMPK的活性主要受細胞中AM在體內(nèi)許多因素，如缺血、缺氧、葡萄糖缺乏、饑餓、電刺激、熱休克，以及一氧化氮、三羧酸循環(huán)或氧化磷酸化的抑制劑，如亞砷酸鹽、抗霉素A、二硝基苯酚和疊氮化合物等，均導致AMP／ATP比值顯著增高2021/7/26104在體內(nèi)許多因素，如缺血、缺氧、葡萄糖缺乏、饑餓、電刺激、熱休AMP激活AMPK的機制可能通過以下3種方式：(1)AMP直接作用于AMPK，變構(gòu)激活AMPK；(2)AMPK和AMP結(jié)合使之成為其上游激酶AMPK激酶(AMPKK)的良好底物和蛋白磷酸酶的不良底物；(3)AMP直接變構(gòu)激活AMPKK，后者通過磷酸化作用激活AMPK。2021/7/26105AMP激活AMPK的機制可能通過以下3種方式：2021/7/3、激活劑AMPKK和AMPK可被5一氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(AICAR)激活。AICAR能被細胞攝取，在腺苷激酶的磷酸化作用下形成一磷酸衍生物ZMP(5-aminoimidazole-4-Carboxamide-1-β-D-ribofuranosy1-5-monophate)，ZMP具有AMP樣作用，可激活AMPK。Jorgensen等發(fā)現(xiàn)AICAR激活AMPK并誘導骨骼肌細胞攝取葡萄糖，只與AMPKα2亞基密切相關，與α1亞基無關；而肌肉收縮誘導AMPK活化與AMPKα1、α2亞基均有關。

2021/7/261063、激活劑AMPKK和AMPK可被5一氨基咪唑-4-甲酰胺核4、其他目前認為，AMP通過結(jié)合AMPK的γ亞單位引起AMPK的構(gòu)象改變，一方面可以直接增加酶的活性(<5倍)，另一方面可以使其構(gòu)象改變更有利于AMPK激酶對其磷酸化，進而增加AMPK活性(50～100倍)。所有這些AMP對AMPK的激活作用均可被ATP所拮抗。2021/7/261074、其他目前認為，AMP通過結(jié)合AMPK的γ亞單位引起AMP5、AMP通路的調(diào)節(jié)⑴Leptin（瘦素）在調(diào)節(jié)攝食、能量消耗和神經(jīng)內(nèi)分泌功能方面起重要作用。最近研究表明，leptin選擇性激活骨骼肌中的AMPKa2亞基，早期激活是leptin對肌肉的直接作用，在骨骼肌瘦素可直接激活AMPK活性進而抑制乙酰COA羧化酶(ACC)活性，加速脂肪酸的氧化作用，減少甘油三酯的沉積。同時其在肝臟中對糖脂代謝調(diào)節(jié)亦是通過激活AMPK來發(fā)揮作用，而且依賴于酪氨酸激酶(JAK2)信號通路發(fā)揮作用的。瘦素對胰島素分泌的影響的研究結(jié)論仍不同，但可以肯定的是AMPK的激活能抑制胰島素的釋放。而其后的激活作用則有賴于下丘腦．交感神經(jīng)系統(tǒng)軸，但在下丘腦中l(wèi)eptin抑制AMPK活性，引起攝食減少和體重下降。

瘦素在不同組織對AMPK的影響不同的原因有待于進一步研究，推測可能由于不同組織AMPK各亞單位表達以及其上游激酶LKB1、鈣調(diào)節(jié)蛋白激酶的表達差異造成。2021/7/261085、AMP通路的調(diào)節(jié)⑴Leptin（瘦素）在調(diào)節(jié)攝食、能量⑵Adiponectin（脂聯(lián)素）是一種由脂肪細胞產(chǎn)生的抗糖尿病胰島素抵抗和抗動脈粥樣硬化的細胞因子。adiponectin激活AMPK，進而激活其下游靶點MAPK，增強PPARα轉(zhuǎn)錄活性及靶基因的表達，促進骨骼肌脂肪酸的氧化,降低脂質(zhì)在骨骼肌的堆積，同時減少游離脂肪酸進入肝臟，改善肝臟的胰島素抵抗，從而降低肝糖的生成和極低密度脂蛋白的合成。刺激骨骼肌脂肪酸氧化和葡萄糖攝取，抑制內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)生以及抑制平滑肌細胞增殖，有抗糖尿病及抗動脈粥樣硬化作用。

脂聯(lián)素介導的AMPK通路還可與其它信號通路相互作用，減弱mTOR信號通路，有效阻止mTOR介導的IRS-2的降解。

近年發(fā)現(xiàn)，adiponectin通過激活AMPK在促進新血管生成、抑制內(nèi)皮細胞凋亡方面發(fā)揮積極作用，但其激活AMPK的具體信號轉(zhuǎn)導機制仍不清楚。⑶ghrelin(腦腸肽)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種肽類激素，是生長激素促泌物受體(GSH-R)的內(nèi)源性配體。研究發(fā)現(xiàn)活體注射ghrelin能夠刺激下丘腦AMPK的激活。2021/7/26109⑵Adiponectin（脂聯(lián)素）是一種由脂肪細胞產(chǎn)生的抗(Proteinphosphatase2C)2021/7/26110(Proteinphosphatase2C)2021/7peroxisomeproliferator-activatedreceptor-γ(PPAR-γ)coactivator1α(PGC-1α)

2021/7/26111peroxisomeproliferator-activa

ProposedmodelfordualregulationofTSC-mTOR-S6KinasepathwaybyAMPKandinsulin-PI3Ksignaling2021/7/26112Proposedmodelfordualregul⑷、抵抗素（resistin）是存在于血漿中的富含半胱氨酸的分泌性蛋白，可作用于脂肪、肝臟及骨骼肌等胰島素靶器官，促進肝糖輸出，導致胰島素抵抗。目前研究發(fā)現(xiàn)抵抗素以上作用的發(fā)揮是由抑制AMPK活性介導。

目前由于抵抗素受體尚未克隆，其細胞內(nèi)的信號途徑尚未完全清楚。

2021/7/26113⑷、抵抗素（resistin）是存在于血漿中的富含半胱氨酸的⑸、炎癥因子的影響炎癥因子T