【资源】AMPK

腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）级联反应：细胞内能量的开关
对细胞而言，要求细胞内操持相当高的ATP：ADP比率才能存活，因为腺苷酸激酶反应（2ADP ATP+AMP），AMP伴随ADP比率的降低而上升。而AMP：ATP细胞内比率反应了细胞内能量的状态。AMPK启动蛋白激酶下行瀑布可以被AMP：ATP比率的上升而启动，通过复杂的机制来调控。AMPK因为细胞应激而开关，要么是干扰ATP产量（比如：低氧、糖原耗竭或肌肉萎缩）或应激提高ATP的消费（比如肌肉收缩），它也可能被激素所激活通过Gq偶联受体，也可以被leptin和adiponectin（脂联素）所激活，其机制还有待于进一步研究。一旦被激活，系统就会激活分解支路产生ATP。然而关闭ATP消耗过程并不是细胞短时自下而上所必需的。比如碳水化合物、蛋白质和脂类的合成。AMPK瀑布是治疗糖尿病药物可能的靶部位，现研究表明它是运动防止I型糖尿病和代谢类疾病的原因。
所有的生物必须保持高的，非平衡的ATP/ADP比率来维持生命。有一种趋势分解改变转化ADP和无机磷酸合成ATP。然而所有的细胞都的生命活动过程都试图来分解电池直接或间接地把ATP转化为ADP和磷酸（或AMP和磷酸），事实是细胞中的ATP：ADP比率保持恒定。表明维持这些过程平衡的机制非常的有效。令人惊讶的是，这个过程的关键的角色是AMPK，在近几年的研究中越来越多地被人重视起来。它的发现可以追溯到1973年的两个独立的研究组的工作。Gibon和他的协作者发现（1）报道了一个天然的3-OH-3-甲基－CoA还原酶，是胆固合成的关键调节酶，与MgATP孕化而引起失活，然而Carbson和Kim报道了同样的发现。这两组研究员指出存在一种蛋白激酶在起作用。但直到14年后，才发现这种蛋白质激酶就是AMPK。
AMPK是一种蛋白复合物，包括一个分解的a亚基和调节的?和γ亚基，但肝细胞主要是表达a2亚基，而骨骼肌和心肌细胞表达a2，?2，γ2和γ3，尽管存在很多有待于研究的东西。异构体的功能差异是已知的，第一，AMP依赖于a－和γ－亚基的同一性，因为a1γ3结合是a2γ2结合的5倍，第2，a2复合物只在细胞核才富含，而a1复合物主是在胞液中。
除了AMPK可以异构地被AMP所激活，更重要的是它也为一种或更多的上行激酶所磷酸化在苏氨酸残基化。在a亚基激酶区没有可以探索的活力，这些磷酸化由AMP上行激活酶和蛋白磷酸化的去磷酸化所抑制。这些复杂的机制可能引起瀑布的超敏感。因此AMP：ATP比值的上升而不仅是单独的AMP的上升。如果AMPK系统的确可以监视细胞能量状态，一个关键的问题是它是否AMP：ATP而不是ADP：ATP比值。可能的答案是真核细胞含有多的腺苷酸激酶来保持反应的分解（2ADP－ATP＋AMP），在任何时候来讲，分解这个方向的公式。这表明AMP：ATP比值相同作用ADP：ATP比值的平方。因此，前者较后者作为细胞能量状态要更敏感。
细胞外AMPK调节
AMPK系统可由任何应激激活能引起细胞内AMP：ATP比值的上升，这些应激包括ATP产量和增加ATP消耗量。前者包括热休克和分离肌细胞的代谢性中毒。在灌注的心肌、低氧和缺血的情况下所致。在胰岛?细胞中，低糖激活AMPK在相同的浓度范围内抑制胰岛素的释放。
最后，生理性的代谢应激激活AMPK通过提高运动中骨骼肌ATP消耗这方面的文献。主要锚定在这个系统。在啮齿类和人类骨骼肌中AMPK被激活，激活依赖运动的强度和量。
AMPK异构地被生理浓度的磷酸肌酸所抑制，与激酶作为细胞能量状态的感受器相一致。在很多细胞中能快速被利用的能源形式是糖原。AMPK的?亚单位包括一个中央保守区。近来被认为是糖原结合区。在鼠和人类的骨骼肌中，高糖原容量表明AMPK激活，也表明AMPK系统可以监视长期的能量的贮存如同ATP和磷酸肌酸一样，这可能是GBD可能对这负责，尽管现在还缺少这方面直接的证据。GBD所选择的角色，这是不是排它性的必需。它将在于激酶所作用的底物，比如糖原的合成，与这相一致的是AMPK的表达在培养的细胞中会引起AMPK的积累，在大的糖原颗粒也包括糖原的合成。
在大多数原生细胞中，比如贾第鞭毛娌。??砻飨低持饕?吹鹘谙赴?δ芾聪煊δ芰孔刺?南赴?δ埽??皇羌に卮碳ぁＨ欢??卜⑾钟行┘に厝肥档鹘谡庀低场?MPK由偶联的磷脂酶C的受体所激活，通过G蛋白Gq，被脂源性激素瘦素和脂联素所调节。这些激素激活AMPK的机制还不明确，特别是，它是否通过增加AMP：ATP比率或通过一些其他的新颖的机制所激活。
AMPK激活的下游位点
AMPK下游调控的靶位点在完整的细胞和体内来自5－氨基酮－4－　烃氧基丙酸（AICA）核糖甙。这些腺苷同类物被摄入细胞并被腺苷酸激酶转化为ZMP。ZMP包括AMPK系统中所有的AMP激活效果 。尽管比AMP本身缺少有力的证据。在大部分细胞中，它可以积累到足够高的浓度来激活AMPK而不会干扰细胞的AMP、ADP或ATP的水平。在使用AICA核苷酸发现是ZMP的确影响了某些AMP－调节酶。近来，已发现某些抑制糖尿病的药物可以通过下游激酶的磷酸化机制来激活AMPK但并不改变细胞内的AMP：ATP比率。因为，AICA　riboside和METFORMINR　激活AMPK的机制不同，如果两者产生相同的生理效果，一个可能是原因也许会更确定被AMPK激活所调节。比如，对AMPK生理过程的完整的分析，需要来确定AMPK实际的靶蛋白，证实磷酸化的位点和表明这些磷酸化发生在祼细胞或还是体内响应于AMPK的激活。现在，分析只在少有的几个领域中展开。
总的说来，AMPK的激活调控了分解的途径产生了ATP。关闭了同化途径和其他消耗ATP的过程。只有在调节蛋白的直接磷酸化或间接把对基因表达起作用。
如同抑制生物合成途径。比如脂肪酸和胆固醇合成。它表明AMPK的激活抑制了蛋白质的合成，尽管AMPK所抑制的翻译的直接靶位点不清楚，但有两个机制参与了其中，第一，在AMPK激活延长因子－2激酶和激活并增加延长因子－2的磷酸化导致翻译的延长步骤的抑制。第2，AMPK激活也表明下调哺乳类动物排异药物的靶位点，也能通过磷酸化和P70So激酶来激活。尽管增加了4E结合蛋白磷酸化，它抑制释放翻译的释放。AMPK近期发现另一个靶位点在胞囊的纤维的跨膜调节蛋白。作为一个后果，液体分泌进入空气和内脏。所有的液体的分泌不仅需要ATP的直接水解，同时ATP翻译通过浆膜上的Na+/K+所分解。作为能量消耗过程，它的意义是反应于AMPK激活它的关闭。最后，有几种基因的表达也被AMPK所调节。近期通过对生物芯片技术对这一课题进行研究发现在骨骼肌中的AMPK对基因有影响。总计有234个基因上高和130个基因下调AMPK。从本质上来讲，骨骼肌中被AMPK上调的基因相似于被耐力运动训练所诱导，包括糖载体GLUT4和线粒体氧化酶。因此，运动中AMPK的激活也许有助于骨骼肌为随后运动来提高骨骼肌快速地摄入和氧化糖。在大部分情况下，AMPK对基因表达起作用直接靶蛋白还不知道。尽管，AMPK磷酸化碳水化合物响应于Ser568结合蛋白。
对2型糖尿病相关和代谢病
图1所示表明AMPK激活可以改善了2型糖尿病的代谢性疾病。许多代谢病改变，比如增加肌肉和其他细胞葡萄糖摄入和代谢。减少肝糖的产生，减少脂肪酸合成和促进其氧化。实际上，2型糖尿病运动模型和代谢症表明使用5　　　　4　　激活AMP K可能调节许多代谢缺陷。这个AMPK系统是治疗糖尿病的药物的主要靶位点，罗格列酮它也可能通过响应脂源性激素，瘦素和脂联素来增加脂肪氧化，因此能防止其他细胞脂肪的积累，它也能被运动激活，这已证实运动对在治疗和防治2型糖尿病。在治疗2型糖尿病和代谢病这些发现是具有意义的。