Введение

Аденозинмонофосфат (АМФ), также известный как 5'-адениловая кислота, является нуклеотидом. АМФ состоит из фосфатной группы, сахара рибозы и нуклеотидного основания аденина. Это сложный эфир фосфорной кислоты и нуклеозида аденозина. В качестве заместителя он выступает в форме префикса аденилил. АМФ играет важную роль во многих клеточных метаболических процессах, будучи обратимо превращаемым в аденозинтрифосфат (АТФ) и аденозиндифосфат (АДФ), а также аллостерически активируя ферменты, такие как миофосфорилаза b. АМФ также является компонентом в синтезе РНК. АМФ присутствует во всех известных формах жизни.

Регулирование активированной AMP-киназы

Энзим 5'-аденозинмонофосфат-активированная протеинкиназа, или AMPK, эукариотической клетки использует AMP для гомеостатических энергетических процессов во время повышенных затрат клеточной энергии, таких как физические упражнения. Поскольку расщепление АТФ и соответствующие реакции фосфорилирования используются в различных процессах организма в качестве источника энергии, выработка АТФ необходима для дальнейшего обеспечения энергией клеток млекопитающих. AMPK, как клеточный энергетический сенсор, активируется при снижении уровня АТФ, что естественным образом сопровождается повышением уровня АДФ и АМФ. Хотя фосфорилирование, по-видимому, является основным активатором AMPK, некоторые исследования показывают, что AMP выступает как аллостерический регулятор и прямой агонист AMPK. Более того, другие исследования предполагают, что высокое соотношение уровней AMP к АТФ в клетках, а не только уровень AMP, активирует AMPK. AMP связывается с γ-субъединицей AMPK, что приводит к активации киназы и, в конечном итоге, к каскаду других процессов, таких как активация катаболических путей и ингибирование анаболических путей для регенерации АТФ. Катаболические механизмы, генерирующие АТФ за счет высвобождения энергии при расщеплении молекул, активируются ферментом AMPK, в то время как анаболические механизмы, использующие энергию АТФ для синтеза продуктов, ингибируются. Хотя γ-субъединица может связываться с AMP, ADP и АТФ, только связывание AMP или ADP вызывает конформационное изменение белка-фермента. Эта разница в связывании AMP/ADP и АТФ приводит к изменению состояния дефосфорилирования фермента. Дефосфорилирование AMPK различными протеинфосфатазами полностью инактивирует его каталитическую функцию. AMP и ADP защищают AMPK от инактивации, связываясь с γ-субъединицей и поддерживая состояние дефосфорилирования.

cAMP

АМФ также может существовать в виде циклической структуры, известной как циклическая АМФ (или cAMP). В определенных клетках фермент аденилатциклаза синтезирует cAMP из АТФ, и эта реакция обычно регулируется гормонами, такими как адреналин или глюкагон. cAMP играет важную роль во внутриклеточной передаче сигналов. В скелетных мышцах циклический АМФ, активируемый адреналином, запускает каскад (cAMP-зависимый путь) для превращения миофосфорилазы b в фосфорилированную форму миофосфорилазы a, что необходимо для гликогенолиза.