AMPK概述
AMPK被誉为细胞内部的“能量守护者”,是人体能量代谢的“总开关”。在能量不足的情况下,AMPK被激活,帮助细胞恢复能量平衡。研究显示,AMPK活性的调节涉及多种分子机制和生理过程,因此其在调节肥胖、炎症、衰老、糖尿病及癌症等多种代谢和生理过程中扮演着重要角色。基于AMPK在生理和病理中的关键作用,它正逐渐成为生物医疗领域研究的热门靶点之一。
初识AMPK
AMPK,即AMP-活化蛋白激酶,是一种广泛存在于生物体内的异源三聚体,主要由α、β及γ三个亚基组成。AMPK在能量代谢中具有重要的调节作用。α-亚基的N末端具有激酶结构域,随后是自身抑制结构域(AID)。AID之后是连接至α-CTD的延伸“linker peptide”。β-亚基则带有碳水化合物结合模块(CBM),可能在AMPK与靶点如糖原合成酶结合中发挥作用。γ-亚基含有多个潜在的配体结合位点,使AMPK的多样性得以扩展。
AMPK激活机制
AMPK的上游激酶包括CAMKK2和LKB1。CAMKK2是一种钙依赖性蛋白激酶,可被细胞内的钙激活,而LKB1则是重要的肿瘤抑制因子,参与调控细胞的基本活动。氧气应激、葡萄糖饥饿、运动及线粒体毒物等因素均可触发AMPK的激活。AMPK一旦被激活,就会重新调节代谢,减少合成代谢、增加分解代谢,以实现能量平衡的恢复。
AMPK的多重功能
AMPK活化后,会通过结合AMP和ADP,显著影响一系列代谢过程,包括蛋白质代谢、脂质代谢和葡萄糖代谢等。它的激活能够促进肝脏脂肪酸氧化、酮体生成,同时刺激骨骼肌的脂肪酸氧化和葡萄糖摄取。此外,AMPK还抑制胆固醇合成和脂肪生成,增强脂肪分解,并调节胰腺β细胞的胰岛素分泌。综合这些研究,AMPK不仅影响代谢,还对细胞功能如自噬、线粒体和溶酶体的稳态、DNA修复以及免疫反应等多个过程具有重要调节作用。
靶向AMPK的挑战
AMPK通过不同的磷酸化作用来维持细胞内的稳态,其直接靶点种类繁多,功能各异,涉及脂质和碳水化合物代谢、线粒体功能、自噬及细胞增殖等。由于AMPK的异源三聚体在进化过程中因基因组复制而产生的多样性,导致不同的亚基组合使得靶向AMPK的药物研发变得复杂多样。不同的亚型可能具有不同的细胞定位和下游靶点,甚至不同的上游激酶,这使得AMPK的靶向药物开发充满挑战。
尊龙凯时的AMPK产品
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