AMP-abhängige Kinase

Die AMP-abhängige Kinase kommt, wie viele andere Enzyme, in einer inaktiven dephosphorylierten und in einer aktiven phosphorylierten Form vor. Bindet AMP an die inaktive dephosphorylierte Form, so kann dieser Komplex als Substrat einer konstitutiv aktiven Proteinkinase, der AMPK-Kinase (LKB1), dienen. Diese überführt die inaktive Form der AMPK durch Phosphorylierung in die aktive Form. Für die Inaktivierung der AMPK ist eine Phosphoproteinphosphatase verantwortlich.

Zudem kann die AMPK durch weitere Stimuli aktiviert werden, wie z.B. Hypoxie, viele weitere Stressreaktionen oder auch durch das vom Fettgewebe sezernierte Protein Adiponectin.

Die aktivierte AMPK kann andere Proteine phosphorylieren und diese dadurch regulieren. Sie hemmt dabei u.a. die Schlüsselenzyme der Cholesterin- und Fettsäurebiosynthese, die HMG-CoA-Reduktase bzw. die Acetyl-CoA-Carboxylase. Zudem hemmt sie die Glykogensynthese. Eine aktivierende Wirkung hat sie dagegen auf die Phosphofructokinase-2 (PFK-2), was zu einer Steigerung der Glykolyse führt. AMPK hemmt über die Inaktivierung von mTOR die Proteinbiosynthese und damit das Zellwachstum.

Weitere direkte oder indirekte Wirkungen der AMPK sind u.a. die Aktivierung der Beta-Oxidation, die Hemmung der Proteinbiosynthese oder die GluT 4-Translokation in die Zellmembran. Dadurch gewährleistet die AMPK bei Muskelarbeit eine insulinunabhängige Energieversorgung.

Insgesamt führt die Aktivierung der AMPK zu einer Erniedrigung des AMP-Spiegels und damit einhergehender Erhöhung des ATP-Spiegels. Dieser Effekt ist wahrscheinlich die Grundlage der Wirkung von Metformin bei Typ-2-Diabetes.