La
proteína cinasa activada por AMP (AMPK) fue descubierta como una enzima que inhibía
preparaciones de Acetil CoA Carboxilasa (ACC) y 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA
Reductasa (HMG-CoA Reductasa, HMGR) y que era inducida por AMP [1], lo cual la
relaciona directamente con la homeostasis energética de la célula. AMPK es una enzima
heterotrimérica compuesta de una subunidad catalítica α (63 kDa) y dos
subunidades no catalíticas β (40 kDa) y γ (38 kDa); sin embargo, han sido
identificadas dos subunidades α (α1 y α2), aunque la expresión y actividad
varía dependiendo del tejido donde se exprese, esto ha permitido diferentes
combinaciones de enzimas heterotriméricas de AMPK. Además, las concentraciones
relativas de α1 y α2 varían, siendo α1 más abundante en el músculo esquelético
que α2, aunque ésta última presenta una mayor actividad [2]. AMPK induce una
cascada de eventos en las células en respuesta a los constantes cambios de
energía. El papel de AMPK en la regulación de la carga de energía de la célula
coloca a esta enzima en un punto central de control para mantener la homeostasis
de energía (Figura 1).
Figura 1. Funciones
generales de AMPK.
Demostración del papel central de AMPK en la regulación del metabolismo en
respuesta a eventos como estrés inducido por nutrientes o ejercicio. Varios de
los blancos conocidos de AMPK se han incluido, así como también varias vías
metabólicas cuyo flujo se afecta por la activación de AMPK. Las flechas indican
efectos positivos de AMPK, mientras que las líneas –T indican efectos
inhibitorios.
Así, una vez activa AMPK, la fosforilación mediada por ésta
cinasa cambia a la célula de consumir ATP en forma activa (biosíntesis de
ácidos grasos y colesterol) a la producción activa de ATP (oxidación de ácidos
grasos y glucosa). Estos eventos son iniciados rápidamente y se los refiere
como procesos de regulación a corto plazo. La activación de AMPK también tiene
efectos a largo plazo a nivel de expresión de genes y síntesis de proteínas [3].
Cabe resaltar que esta cinasa fue el centro de investigación del metabolismo
muscular durante la década pasada [2][4]. Una reciente investigación, Febrero
de 2014 [5], demostró que AMPK tiene un rol inesperado en el músculo esquelético
en lo que respecta a la regulación de la fosforilación oxidativa mitocondrial
que contribuye a suplir las altas demandas energéticas durante el ejercicio.
Por lo tanto, se esperan encontrar en el futuro muchas más funciones alternas
que sinérgicamente con otras moléculas y/o procesos permitan descifrar varios
de los parámetros metabólicos desconocidos de ésta importante cinasa.
Figura 2. Principales
blancos de AMPK. La
cascada de señalización de AMPK involucra la
regulación de múltiples targets enzimáticos que regulan procesos como el
metabolismo proteico, el crecimiento celular, la apoptosis, el metabolismo
lipídico, el metabolismo de carbohidratos, entre otros.
Referencias
[1] themedicalbiochemistrypage.org/spanish/ampk-sp.html
[2] Holmes B
& Dohm GL. (2004). Regulation of
GLUT-4 Gene Expression during Exercise. Med Sci Sports Exerc 36 (7);
1202–1206
[3] Bruce E.
Kemp, Ken I. Mitchelhill, David Stapleton, Belinda J. Michell, Zhi-Ping Chen
and Lee A. Witters. (1999). Dealing with
energy demand: the AMP-activated protein kinase. TIBS 24
[4] Sebastian
B. Jørgensen, Erik A. Richter and Jørgen F. P.Wojtaszewski. (2006). Role of AMPK in skeletal muscle metabolic
regulation and adaptation in relation to exercise. J Physiol 574.1 pp 17–31
[5] Louise
Lantier, Joachim Fentz, Rémi Mounier, Jocelyne Leclerc, Jonas T. Treebak, Christian
Pehmøller, Nieves Sanz, Iori Sakakibara, Emmanuelle Saint-Amand, Stéphanie Rimbaud, Pascal Maire, André Marette∥, Renée Ventura-Clapier, Arnaud Ferry, Jørgen F. P.
Wojtaszewski, Marc Foretz and Benoit Viollet. (2014). AMPK controls exercise endurance, mitochondrial oxidative capacity, and
skeletal muscle integrity. FASEB J fj.14-250449