Quản lý tổng hợp và oxy hóa axit béo bởi protein kinase được kích hoạt AMP

Protein kinase được kích hoạt AMP (AMPK) là một cảm biến của năng lượng tế bào và là một ‘công tắc chuyển hóa chính’. Khi được kích hoạt do sự suy giảm ATP, AMPK ngừng các quá trình tiêu tốn ATP, trong khi kích hoạt các con đường dị hóa tạo ra ATP. AMPK tồn tại dưới dạng các phức hợp heterotrimeric bao gồm các đơn vị α xúc tác và các đơn vị β và γ điều hòa, mỗi đơn vị có nhiều isoform khác nhau. Sự gia tăng AMP và sự giảm ATP, do nhiều loại căng thẳng tế bào gây ra (bao gồm cả hoạt động thể chất trong cơ bắp), kích thích hệ thống một cách cực nhạy. Acetyl-CoA carboxylase (ACC) tồn tại ở động vật có vú dưới hai isoform, được gọi là ACC-1 và ACC-2 (còn được biết đến là ACC-α và ACC-β). AMPK phosphoryl hóa và bất hoạt cả hai isoform tại vị trí tương ứng. Các con chuột knockout và các phương pháp khác cho thấy rằng malonyl-CoA được sản xuất bởi ACC-2 chỉ được liên quan đến việc điều chỉnh oxy hóa axit béo, trong khi malonyl-CoA được sản xuất bởi ACC-1 được sử dụng trong tổng hợp axit béo. Sự kích hoạt AMPK bởi căng thẳng tế bào hoặc hoạt động thể chất do đó kích hoạt quá trình oxy hóa axit béo (thông qua phosphoryl hóa ACC-2) trong khi ngừng tổng hợp axit béo (thông qua phosphoryl hóa ACC-1). Bộ gen của Drosophila melanogaster chứa các gen đơn lẻ mã hóa các đồng loại của các đơn vị α, β và γ của AMPK (DmAMPK) và của ACC (DmACC). Các nghiên cứu trong một dòng tế bào phôi của Drosophila cho thấy rằng DmAMPK được kích hoạt bởi các căng thẳng gây ra sự suy giảm ATP (oligomycin, thiếu oxy hoặc thiếu glucose) và điều này liên quan đến phosphoryl hóa tại vị trí trên DmACC tương ứng với các vị trí AMPK trên ACC-1 và ACC-2 ở động vật có vú. Việc này bị triệt tiêu khi sự biểu hiện của DmAMPK bị loại bỏ bằng cách sử dụng phương pháp can thiệp RNA, chứng minh rằng DmAMPK là cần thiết cho sự phosphoryl hóa của DmACC để đáp ứng với sự suy giảm ATP.