厦门大学生命科学学院林圣彩教授课题组的一项研究发现了细胞“饥饿”信号传导通路中的关键一环，从而揭示了细胞“饥饿”信号传导机制的过程。这一发现被认为对研究包括肥胖、糖尿病、脂肪肝等在内的代谢疾病的发生发展机制及治疗新方法有着重大意义。

10月1日，国际顶尖学术杂志《细胞》子刊《细胞—代谢》发表了这一研究成果。在生物学界，《细胞—代谢》是除《科学》、《自然》和《细胞》之外，最顶级的学术杂志之一。

林圣彩说，控制细胞新陈代谢平衡的是一种名为AMPK的蛋白激酶，它会决定身体中的脂肪是储存还是燃烧。它的作用机理是：当细胞能量水平较高时，细胞中存在充足的能量分子ATP，并使用ATP进行“合成代谢”，将多余能量作为脂肪储存下来；当细胞“饥饿”时，细胞中存在的ATP会转变为低能量分子AMP，AMPK将关闭合成代谢，反而激发分解代谢，让脂肪燃烧为能量。为此，AMPK又被誉为“细胞能量感受器”。多年来，它一直是生命科学领域研究的“热门”分子。

在之前科学界的研究中，科学家们已认识了当细胞“饥饿”信号AMP上升时，AMPK活性能被激活，促进增加ATP的生成，维持细胞能量平衡。但若追本溯源，这一细胞“饥饿”信号究竟是如何传递到激活AMPK的复合体上的呢？仍是一片空白。

林圣彩教授课题组研究发现，一种自己多年来的研究对象——名为AXIN的蛋白是调控AMPK的重要因子。简言之，AXIN就是一个桥梁，是它将低能量分子AMP结合的AMPK和其上游激酶LKB1连接在一起，三者形成一个复合体，促进LKB1对AMPK的磷酸化激活，使得AMPK的活性升高，从而完成信号传递过程。

至此，一个关于细胞“饥饿”信号如何被传递到AMPK再到其被激活的机制“链条”完整呈现在世人眼前。林圣彩说，这将为研究由代谢紊乱导致的重大疾病的治疗和药物开发开启新思路。“AXIN有可能会‘担当重任’，成为治疗肥胖、糖尿病、心血管病、脂肪肝等疾病的理想药物靶分子。”

原文摘要：

AMP as a Low-Energy Charge Signal Autonomously Initiates Assembly of AXIN-AMPK-LKB1 Complex for AMPK Activation

The AMP-activated protein kinase (AMPK) is a master regulator of metabolic homeostasis by sensing cellular energy status. AMPK is mainly activated via phosphorylation by LKB1 when cellular AMP/ADP levels are increased. However, how AMP/ADP brings about AMPK phosphorylation remains unclear. Here, we show that it is AMP, but not ADP, that drives AXIN to directly tether LKB1 to phosphorylate AMPK. The complex formation of AXIN-AMPK-LKB1 is greatly enhanced in glucose-starved or AICAR-treated cells and in cell-free systems supplemented with exogenous AMP. Depletion of AXIN abrogated starvation-induced AMPK-LKB1 colocalization. Importantly, adenovirus-based knockdown of AXIN in the mouse liver impaired AMPK activation and caused exacerbated fatty liver after starvation, underscoring an essential role of AXIN in AMPK activation. These findings demonstrate an initiating role of AMP and demonstrate that AXIN directly transmits AMP binding of AMPK to its activation by LKB1, uncovering the mechanistic route for AMP to elicit AMPK activation by LKB1.

 

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