AMPK：在空间和时间上恢复新陈代谢稳态

AMPK及其同系物的进化使细胞能量稳态的精确响应和控制成为可能。最近的工作在确定AMPK活性的机制，AMPK作用的新靶点，以及AMPK介导的控制网络在整个细胞环境中的分布方面起到了至关重要的作用。

AMPK作为代谢控制中心的作用引起了人们对药物激活的浓厚兴趣，将其作为一种治疗多种疾病的途径，包括肥胖症、糖尿病和癌症。因此，近年来，AMPK、其下游目标和受其影响的系统的划分方面的关键工作取得了进展。AMPK介导的代谢稳态调控的多样性分布揭示了AMPK在正常生物学中的关键洞察力和基于AMPK的治疗策略的未来方向。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.08.015

细胞生命作为一个开放的系统存在，它依赖于提取化学能来对抗分子水平上的解体倾向。因此，细胞已经进化出一系列专门的生化过程，以ATP的形式提取、重新利用和储存化学能。真核细胞内的线粒体是利用化学能的枢纽，通过将有机常量营养素(如葡萄糖或脂质)的分解代谢与氧化磷酸化(OXPHOS)连接起来，以产生ATP。

ATP的化学能储存在它的磷酸键中。在整个细胞中使用ATP会导致其分解为ADP，ADP也可以逐渐分解为AMP。常量营养素的恒定细胞分解代谢维持ATP与ADP比率的升高，这允许腺嘌呤核苷酸库充当化学能的储库。

为了维持适当的ATP水平，细胞必须不断地感知和适应腺嘌呤核苷酸库中能量内容的周转。这需要平衡调节能量需求、合成代谢和能量补充的分解代谢过程，以生产ATP。AMP激活的蛋白激酶(AMPK)是细胞能量的主要感受器，通过腺嘌呤核苷酸水平进化并在所有真核生物中保持。

AMPK通过与ATP、ADP和AMP的直接相互作用来感知细胞的能量含量。这个池中能量含量的减少，如AMP/ATP比率的升高，会导致AMPK激活。反过来，激活的AMPK调节下游底物的网络，包括代谢酶、信号复合体和转录调节因子，使其急性和慢性地适应能量减少的条件。在高等真核生物中，AMPK除了调节细胞代谢外，还在机体代谢中发挥作用，并在热量限制和运动时被激活

AMPK底物在特定的亚细胞位置起作用，重新连接新陈代谢

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.08.015

从最早的研究开始，AMPK就被认为可以协调调节不同的代谢途径。普遍的观点认为AMPK的激活是一个整体的二元功能，在能量充足的条件下是不活跃的，而在有限的能量供应期间是活跃的。过多的新发现为AMPK的激活提供了解决方案，因为它以一种局部的方式与多个代谢信号和蛋白质相互作用相协调，以调用有针对性的信号程序。

反过来，这些AMPK信号位点协同工作来控制细胞行为。在过去的十年里，AMPK在不同的细胞过程中，在特定的关键点上磷酸化有限数量的底物，所有这些结合在一起，在缺乏营养的条件下恢复细胞的能量和代谢动态平衡，这一点已经变得越来越明显。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Elijah Trefts et al. AMPK: restoring metabolic homeostasis over space and time. Mol Cell. 2021 Sep 16;81(18):3677-3690. doi: 10.1016/j.molcel.2021.08.015.