АМФ-активируемая протеинкиназа: сенсор энергетического статуса и механизм выживания при восстановлении метаболического гомеостаза

Клетки адаптируют обмен веществ к доступности питательных веществ, чтобы удовлетворять энергетические потребности. АМФ-активируемая протеинкиназа (AMPK) — высококонсервативная серин-треониновая киназа, чувствительная к энергетическому статусу клетки. Она активируется при снижении уровня клеточной энергии, о котором свидетельствуют повышение отношения AMP/ATP и уровня ADP, а также при голодании по глюкозе, даже если соотношение адениновых нуклеотидов не меняется. AMPK выступает центральным регулятором обмена веществ и на клеточном и физиологическом уровнях помогает преодолевать метаболический стресс, восстанавливая энергетический баланс. В обзоре подробно описаны взаимосвязанные сигнальные пути, обеспечивающие аллостерическую активацию AMPK или её активацию рядом неклассических киназ вышележащих сигнальных путей. AMPK активирует процессы, обеспечивающие образование АТФ (например, окисление жирных кислот), и подавляет процессы, потребляющие АТФ и несущественные для выживания (например, пролиферацию клеток, синтез белка и триглицеридов). Интегрированная сигнальная сеть, центральным эффектором которой служит AMPK, регулирует устойчивость к стрессу, контроль внутриклеточных процессов и энергетический гомеостаз. В частности, AMPK снижает клеточный стресс и воспалительные реакции за счёт активации Nrf2, SIRT1 и FoxO и подавления NF-κB — основных нижележащих эффекторов. Кроме того, многочисленные данные свидетельствуют, что AMPK регулирует аутофагию через сигнальные пути mTOR и ULK1, тонко настраивая метаболические процессы в ответ на различные клеточные сигналы. В обзоре также подчёркивается важная роль AMPK в поддержании здоровья и гомеостаза митохондрий, в том числе посредством митофагии. Снижение активности AMPK или ULK1 приводит к аномальному накоплению белков, связанных с аутофагией, и нарушению митофагии, связывая таким образом восприятие клеткой энергетического статуса с аутофагией и митофагией.