腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)在细胞能量稳态调节中起到关键作用，可促进各种组织中ATP的产生并抑制ATP的消耗途径。AMPK可作为异源三聚体复合体出现，内含一个催化性α亚单位和调节性β和γ亚单位。AMP结合到γ亚单位后，可变构激活复合体，使其变为苏氨酸位点更易磷酸化的底物，在α亚单位的激活环中更易被主要的上游AMPK激酶LKB1磷酸化。响应耗尽细胞ATP供应的压力（例如低血糖，缺氧，局部缺血和热休克），该激酶被激活。AMP与γ亚基的结合会变构激活该复合物，使其成为主要上游AMPK激酶LKB1更具吸引力的底物。作为一种对低ATP含量有反应的细胞能量传感器。
AMPK激活可正向调节补充细胞ATP供应的信号通路。例如，AMPK的激活同时增强了GLUT4的转录和易位，导致胰岛素刺激的葡萄糖摄取增加。此外，它还通过抑制ACC和激活PFK2来刺激分解代谢过程，例如脂肪酸氧化和糖酵解。AMPK负面调节ATP消耗过程中重要的几种蛋白质，例如TORC2，糖原合酶，SREBP-1和TSC2，从而导致糖原异生，糖原，脂质和蛋白质合成的下调或抑制。
AMPK是脂代谢和糖代谢的主要调控分子，AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）是生物能量代谢调节的关键分子，是研究糖尿病及其他代谢相关疾病的核心。在许多物种中，AMPK可以通过与mTOR和sirtuins相互作用作为衰老的重要调节物。由于它是脂质和葡萄糖代谢的中央调节剂，AMPK被认为是治疗肥胖症，II型糖尿病和癌症的关键治疗靶标。
AMP激活的蛋白激酶（AMPK）在调节细胞能量稳态中具有重要作用。该酶在低ATP的条件下被激活，该条件通常是由多种压力引起的，并调节信号通路，从而增加可用ATP的供应。AMPK还能被CAMKK2在苏氨酸位点直接磷酸化，这是由代谢激素（如脂联素和瘦素）刺激后胞内钙离子水平变化引起的反应。
作为细胞能量感受器，AMPK可对ATP低水平做出反应，在其激活后，可对补充细胞ATP供应的信号转导通路做出正向调控，这些通路包括脂肪酸氧化和自噬。AMPK对消耗ATP的生物合成过程具有负向调控作用，包括糖异生、脂质和蛋白质合成。AMPK可通过直接磷酸化这些过程中的一系列酶，或者通过磷酸化转录因子、协同激活因子和协同抑制因子对代谢进行转录调控，来实现其负向调控作用。
AMPK从改善心血管健康到延长寿命，对健康十分有益。越来越多的研究表明，在动物模型中激活AMPK可以显著延长寿命。因此，许多科学家开始对AMPK进行研究。
饥饿状态下，AMPK对于促进蛋白水解维持血糖平衡具有重要作用，AMPK缺失会加速衰老诱导的疾病发生以及线粒体功能紊乱。
研究发现，通过提高秀丽隐杆线虫体内VRK-1的活性可以刺激AMPK活性来延长机体的寿命，而抑制这种酶则会缩短其寿命。实验室的细胞测试进一步验证了VRK-1与AMPK的这种机制也同样适用于人类细胞，这意味着通过激活AMPK通路或许同样能够大幅提高人类寿命。
细胞需调整自身的能量供应和营养补给来维持代谢。真核细胞已经进化出一套复杂的系统，即通过丝氨酸/苏氨酸激酶AMP-激活蛋白激酶复合物（AMPK，serine/threoninekinaseAMP-activatedproteinkinase）感知细胞内ATP的水平高低。在低能量供应条件下，AMPK磷酸化特异性的酶和位点，增加ATP生成，降低ATP消耗。在过去的20年里，新发现了大量的AMPK底物，这使我们对细胞代谢（从合成代谢到分解代谢）的细节有了更全面的了解。能量的转换调控细胞的生长和其他的几个细胞过程，包括糖脂代谢和自噬。最近的研究显示，AMPK的基本功能是维持线粒体健康，多个新发现的AMPK靶点参与了包括线粒体自噬在内的线粒体稳态的各个方面。这篇综述讨论了细胞如何通过AMPK应对能量应激和线粒体损伤，协调自噬和线粒体自噬的多个特征过程。
细胞根据营养物质的剩余量和ATP的产生能力来调节自身的能量消耗。ATP主要是在物质的分解代谢过程中产生的，例如葡萄糖或脂类的分解代谢，线粒体是细胞中生产ATP的主要场所，也是发生氧化磷酸化的场所（OXPHOS）。当细胞利用储存的能量时，ATP被分解成AMP，引起ATP的水平降低，此时，细胞必须降低能量消耗，以免ATP耗竭。与此同时，细胞也会采用紧急措施来恢复能量供应，例如增加营养摄入、激活替代能量产生途径或将现有的大分子物质转化为营养供应物质。
真核生物进化出一套非常完善的系统，可以根据营养的消耗和供应，有效的调节新陈代谢。这个系统的核心是AMP活化蛋白激酶（AMP-activatedproteinkinase，AMPK）。在酿酒酵母等单细胞真核生物中，AMPK同源物在葡萄糖缺失时，负责激活替代的碳源利用途径1,2。在高等真核生物中，AMPK通过直接结合腺嘌呤核苷酸，来感知可用能量的剩余3。当能量利用率发生变化时，也就是当ATP/ADP或ATP/AMP的比值发生变化时，AMPK由激活激酶的变构机制激活。AMPK激活后，可以磷酸化多条信号通路的关键蛋白，包括mTOR复合物1（mTORC1）4,5，脂类稳态6-9，糖酵素10-13，线粒体稳态14-17来增加分解代谢和减少合成代谢。AMPK除直接调控这些通路中的关键酶外，还通过靶向转录调控因子来维持细胞代谢17-26。近期通过磷酸化蛋白组学研究发现了越来越多的AMPK底物27-29，许多优秀的综述叙述了AMPK对代谢的各个方面的调节30,31。
在此，我们对AMPK的作用机制进行综述，并讨论了其对代谢的影响，重点介绍了近年来AMPK在自噬和线粒体稳态调控方面的研究进展。深入了解AMPK的功能及其下游靶点，不仅有助于理解其作为主要的代谢调控因子的作用，而且还有助于研究AMPK在治疗包括癌症和2型糖尿病在内的许多疾病中的重要作用（BOX1）。
Box1
靶向AMPK在治疗中的应用
一直以来，AMP激活蛋白激酶（AMPK）因其作为治疗代谢紊乱相关疾病的潜在靶点而备受
本文编辑：佚名
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