La AMPK y la Homeostasis Energética
Para sobrevivir necesitamos energía que obtenemos del medio ambiente y que para poderla utilizar esta energía debe ser transformada en nuestro organismo pero, ¿quién y cómo se encarga del correcto funcionamiento de nuestro organismo?

Los seres heterótrofos oxidan los alimentos a Acetil CoA, para poder obtener ATP a través del ciclo de Krebs y de la fosforilación oxidativa. El ATP es una molécula clave en el metabolismo de los seres vivos, considerada la moneda energética de las células, de manera que la energía celular puede medirse como el contenido de ATP. Sin embargo este contenido no siempre es constante ya que varía de acuerdo a las condiciones fisiológicas, por lo que es necesario un mecanismo que indique cuando ha poco ATP y cuáles son los pasos que el organismo debe seguir para poder mantener su homeostasis energética. Existe una enzima denominada quinasa activada por AMP (AMPK) que se activa cuando disminuye el contenido de ATP y aumenta el del AMP, esta enzima es capaz de apagar vías que consumen ATP y encender otras que ayudan a conservarlo, por este motivo se le atribuye a esta enzima un papel importante en el balance energético, en esta revisión se proporcionaran datos de la capacidad de esta enzima para actuar como un detector de la actividad metabólica.

La mayoría de los procesos celulares que consumen energía lo hacen impulsados por el paso de ATP a ADP. Cuando hay una disminución de esta relación aumenta el contenido intracelular del AMP lo que activa a la AMPK, como ejemplo encontramos la actividad física, la isquemia y la diabetes.


Una vez activada, el objetivo de la AMPK fosforila un gran número de proteínas con el objetivo de disminuir el consumo de ATP y aumentar la producción del mismo, inhibiendo vías metabólicas como la biosíntesis de macromoléculas y estimulando vías como la glucolisis y la oxidación de ácidos grasos. Esto lo realiza bien sea por la fosforilación directa de las enzimas involucradas, o a través de la regulación de la expresión genética de la célula. Otros factores que activan a la AMPK son adipocinas como la adiponectina y la leptina (hormonas que intervienen en el apetito) se ha visto que la AMPK podría estar mediando la acción de estas hormonas, que tienen una acción protectora para enfermedades como la obesidad y la diabetes, por lo que la estimulación de la AMPK es probable que se utilice como tratamiento de estas enfermedades.

La AMPK es un complejo heterotrimerico formado por tres subunidades, una catalítica α y dos reguladoras β y γ. La subunidad α está constituida por dos dominios, uno con actividad quinasa (DK) y un dominio autorregulador (DR). La subunidad β constituye la base del complejo y comprende tres dominios, el dominio KIS que se une a la subunidad α, un dominio ASC que se une a γ y un dominio de unión al glucógeno (GBD). Finalmente la subunidad γ está formada por dos motivos Bateman constituidos a su vez por cuatro CBS, los cuales pueden unir ligandos que contengan adenosina, como AMP, ATP o S-Adenosilmetionina, lo que sugiere que es realmente la subunidad γ quien monitorea el contenido celular de AMP y ATP.

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El modelo propuesto para la regulación de AMPK postula que en presencia de altos niveles de ATP, el DR de la subunidad α, enmascara al DK; cuando estos niveles caen y aumenta el contenido de AMP, la subunidad γ une AMP lo que produce un cambio conformacional exponiendo el dominio catalítico para facilitar su acción. Sin embargo para la activación completa del complejo es necesaria la fosforilación de la subunidad α, fosforilación que es llevada a cabo por la quinada de proteínas LKB1.
El gen que corresponde a LKB1 se encuentra mutado en pacientes con el síndrome de Peutz-Jeghers, el cual se caracteriza por una predisposición al desarrollo de tumores en el tracto digestivo. De manera que la LKB1 está íntimamente implicada en el desarrollo de cáncer, la formación de tumores se debe a que no hay quien active a la AMPK y por tanto no existe quien detecte los niveles energéticos de la célula y regule el metabolismo, lo que deriva en que la célula no registre cambios en su contenido energético y siga reproduciéndose lo cual resume la importancia de la AMPK en la homeostasis energética.
Recientemente se ha postulado que la unión de AMP en la subunidad γ, no es el único mecanismo en que esta subunidad participa en la activación del complejo, ya que existe una secuencia pseudoestrato en ella, la cual mantiene bloqueado el sitio activo de α hasta que la unión de AMP produce un cambio conformacional que favorece la activación. La información que se tiene tanto de la AMPK, como de proteínas homologas a esta, permite proponer que la función principal de estas proteínas es de funcionar como una especie de sensor del contenido energético de la célula, lo que a su vez actuaria activando procesos metabólicos esenciales para permitir el funcionamiento optimo del organismo.

La existencia de homólogos al AMPK en todos los seres vivos en los que se ha buscado, sugiere que este complejo es indispensable para la supervivencia de los seres vivos.


Fuente bibliográfica:



S. Fragoso (10 junio de 2008). LA AMPK Y LA HOMEOSTASIS ENERGÉTICA. Recuperado el 14 de junio de 2011, de http://computo.sid.unam.mx/Bioquimica/PDF/2008/01/e_Articulo1.pdf





Luis Alfredo Rivas Noda
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