《ampk研究进展》ppt课件

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1、蛋白激酶AMPK研究进展韩吉春主要内容一．什么是AMPK二．AMPK的分子结构三．AMPK在组织中的分布四．AMPK活性调节五．AMPK下游靶标及其生物学效应一.什么是AMPK腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)是丝/苏氨酸蛋白激酶，广泛存在于真核生物中，主要协调代谢和能量的需要。激活AMPK，一方面关闭消耗ATP的合成代谢途径；另一方面启动产生ATP的分解代谢途径能够调节机体的能量代谢，维持能量的供求平衡，故被称为“细胞能量调节器”。短期效应能调节能量代谢，长期效

2、应能调节基因转录。二．AMPK的分子结构AMPK是一个异源三聚体蛋白，由α、β和γ3个亚单位组成。α亚单位起催化作用，而β和γ亚单位在维持三聚体稳定性和作用底物特异性方面起重要作用。每个亚单位都存在由2-3种基因所编码的异构体(α1，α2、β1，β2和γ1，γ2γ3)（图2），从理论上来讲，α、β和γ的不同异构体可形成各种可能的组合,可能有12种。α亚单位含有548个氨基酸，可分为催化区N末端(1～312AA)、是起催化作用的核心部位，含有一个典型的丝/苏氨酸蛋白激酶的催化区域，中间一个自动抑制区(312～392

3、AA)和C末端一个亚单元结合区域(392～548AA)含有变构结合位点，参与和AMP的结合。α亚单位中的8个位点(苏氨酸172、苏氨酸258、丝氨酸485等)均可被磷酸化，其中苏氨酸172位点及其磷酸化对AMPK活性的调节起重要作用。研究中所检测的总AMPK及活性AMPK蛋白通常是指其α亚单位，β亚单位则好似一个支架，它可把α和γ亚单位连接起来。β亚单位N末端区域之后紧跟着两个保守的结构域——KIS和ASC，ASC结构域为形成稳定有活性的αβγ的复合物所必需，而KIS并不与激酶的其他亚基相互作用。KIS结构域序列

4、与“N-异淀粉酶结构域”序列密切相关，为β亚基上的功能性糖原结合结构域。其功能可能与糖原对AMPK的调节有关。β亚基的N端豆蔻酰化和磷酸化，这些翻译后的修饰，调节酶活性和亚基的细胞定位.γ亚单位的N端区域在大小和序列上变化较大，与γ1相比，γ2和γ3的N端区域较长。γ亚单位有4个串行重复的CBS(胱硫醚β-合酶:cystathionine-β-synthase，CBS）结构域。γ亚基含有两个能结合激活性核苷酸AMP和抑制性核苷酸ATP的调节位点，这可以使AMPK能灵敏的检测到AMP:ATP比率。四个CBS域为AM

5、P创建了两个结合位点，通常被称为贝特曼域（Batemandomains）。第一个AMP与贝特曼域结合后，可以增大第二个AMP与另一个贝特曼域的结合亲和力，当AMP结合两个贝特曼域时，γ亚单位会发生构象变化，这使α亚基上的催化域暴露出来。正是在这种催化结构域中，当苏氨酸-172被AMPK上游激酶磷酸化时，AMPK被激活。三．AMPK在组织中的分布AMPK各亚基的组织分布不同。α1分布很广，主要分布于肾、肝、肺、心脏和脑；α2主要分布在骨骼肌、心脏和肝脏。已证实α2亚基也存在于脑神经元中，而且α2亚单位含量明显高于α

6、1亚基。研究还发现α1定位于胞质，而α2主要定位于胞核，提示在有ATP损耗的细胞应激反应中，AMPK-α2复合物的核定位可能至少部分通过磷酸化转录因子，调节基因表达。β1在肝脏高表达，在骨骼肌中低表达；而β2恰好相反。γ1、γ2广泛分布于各组织细胞，γ3仅在骨骼肌中含量较高。在大部分细胞中主要以α1、β1和γ1异构体为主，而在肝细胞和脑中α2表达较高，骨骼肌和心肌中α2、β2和γ2γ3则均有表达。四．AMPK活性调节1、AMPK的上游激酶AMPK是一种高度保守的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶。目前，据研究发现至少有3种A

7、MPK的上游激酶（AMPKK），分别为LKB1、TAK1和CaMKK。它们的作用位点都是磷酸化AMPKα亚基172位苏氨酸。LKB1最早发现于Peutz—Jegher综合征(色素沉着息肉综合征）的研究中，是人体细胞中一个抑癌基因，又叫STK11(serine／threonineproteinkinase11)，是由lkb基因编码的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶家族的成员，是一种抑癌因素，其编码的蛋白质称为LKB1／STK11。LKB1可以直接磷酸化AMPKα亚单位上的172位苏氨酸而激活AMPK。发挥作用必须有两个附属蛋

8、白质的共同存在：STRAD和MO25。STRAD(STE20relatedadaptorprotein)是LKB1特异性接头蛋白和底物，MO25(mouseprotein25)主要参与LKB1的调节，它通过结合到STRAD的羧基端从而发挥稳定STRAD和LKB1复合物的功能。AMP可以加强LKB1／STRAD／M025复合物对完整AMPK三聚体的磷酸化，但是不能加强该复合