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Monofosfato de adenosina

El monofosfato de adenosina ( AMP ), también conocido como ácido 5'-adenílico , es un nucleótido . El AMP está formado por un grupo fosfato , el azúcar ribosa y la nucleobase adenina . Es un éster de ácido fosfórico y el nucleósido adenosina . [1] Como sustituyente toma la forma del prefijo adenilil- . [2]

El AMP desempeña un papel importante en muchos procesos metabólicos celulares, siendo interconvertido en trifosfato de adenosina (ATP) y difosfato de adenosina (ADP), así como activando alostéricamente enzimas como la miofosforilasa-b. El AMP también es un componente en la síntesis de ARN . [3] El AMP está presente en todas las formas de vida conocidas. [4]

Producción y degradación

El AMP no tiene el enlace fosfoanhídrido de alta energía asociado con el ADP y el ATP. El AMP puede producirse a partir del ADP mediante la reacción de la mioquinasa (adenilato quinasa) cuando el depósito de ATP en la célula es bajo: [5] [6]

2 ADP → ATP + AMP

O bien el AMP puede producirse por la hidrólisis de un enlace fosfato de alta energía del ADP:

ADP + H2O → AMP + Pi

El AMP también se puede formar por hidrólisis de ATP en AMP y pirofosfato :

ATP + H2O → AMP + PP i

Cuando el ARN es descompuesto por sistemas vivos, se forman monofosfatos de nucleósidos, incluido el monofosfato de adenosina.

El AMP se puede regenerar a ATP de la siguiente manera:

AMP + ATP → 2 ADP (adenilato quinasa en dirección opuesta)
ADP + P i → ATP (este paso lo realiza con mayor frecuencia en los aerobios la ATP sintasa durante la fosforilación oxidativa )

El AMP puede convertirse en monofosfato de inosina por la enzima mioadenilato desaminasa , liberando un grupo amoníaco .

En una vía catabólica , el ciclo del nucleótido de purina , el monofosfato de adenosina puede convertirse en ácido úrico , que se excreta del cuerpo en los mamíferos. [7]

Papel fisiológico en la regulación

Regulación de la quinasa activada por AMP

La enzima de las células eucariotas 5' adenosina monofosfato-activada por proteína quinasa , o AMPK, utiliza AMP para procesos de energía homeostática durante períodos de alto gasto de energía celular, como el ejercicio. [8] Dado que la escisión de ATP y las reacciones de fosforilación correspondientes se utilizan en varios procesos en todo el cuerpo como fuente de energía, la producción de ATP es necesaria para crear más energía para esas células de mamíferos. AMPK, como sensor de energía celular, se activa al disminuir los niveles de ATP, lo que naturalmente va acompañado de niveles crecientes de ADP y AMP. [9]

Aunque la fosforilación parece ser el principal activador de la AMPK, algunos estudios sugieren que la AMP es un regulador alostérico así como un agonista directo de la AMPK. [10] Además, otros estudios sugieren que la alta proporción de niveles de AMP:ATP en las células, en lugar de solo AMP, activa la AMPK. [11] Por ejemplo, se encontró que las quinasas activadas por AMP de Caenorhabditis elegans y Drosophila melanogaster habían sido activadas por AMP, mientras que las quinasas de levadura y plantas no fueron activadas alostéricamente por AMP. [11]

El AMP se une a la subunidad γ de la AMPK, lo que lleva a la activación de la quinasa y, finalmente, a una cascada de otros procesos, como la activación de las vías catabólicas y la inhibición de las vías anabólicas para regenerar el ATP. Los mecanismos catabólicos, que generan ATP mediante la liberación de energía a partir de la descomposición de moléculas, son activados por la enzima AMPK, mientras que los mecanismos anabólicos, que utilizan la energía del ATP para formar productos, son inhibidos. [12] Aunque la subunidad γ puede unirse a AMP/ADP/ATP, solo la unión de AMP/ADP da como resultado un cambio conformacional de la proteína enzimática. Esta variación en la unión de AMP/ADP frente a ATP conduce a un cambio en el estado de desfosforilación de la enzima. [13] La desfosforilación de AMPK a través de varias fosfatasas proteicas inactiva por completo la función catalítica. AMP/ADP protege a AMPK de ser inactivada uniéndose a la subunidad γ y manteniendo el estado de desfosforilación. [14]

acampar

El AMP también puede existir como una estructura cíclica conocida como AMP cíclico (o AMPc). Dentro de ciertas células, la enzima adenilato ciclasa produce AMPc a partir de ATP, y típicamente esta reacción está regulada por hormonas como la adrenalina o el glucagón . El AMPc juega un papel importante en la señalización intracelular. [15] En el músculo esquelético, el AMP cíclico, desencadenado por la adrenalina, inicia una cascada ( vía dependiente del AMPc ) para la conversión de la miofosforilasa-b en la forma fosforilada de la miofosforilasa -a para la glucogenólisis. [16] [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Monofosfato de adenosina (compuesto)". PubChem . NCBI . Consultado el 30 de abril de 2020 .
  2. ^ "Nomenclatura de carbohidratos: (Recomendaciones 1996)". Revista de química de carbohidratos . 16 (8): 1191–1280. 1997. doi :10.1080/07328309708005748.
  3. ^ Jauker M, Griesser H, Richert C (noviembre de 2015). "Formación espontánea de cadenas de ARN, ARN peptidílico y cofactores". Angewandte Chemie . 54 (48): 14564–9. doi :10.1002/anie.201506593. PMC 4678511 . PMID  26435376. 
  4. ^ "Monofosfato de adenosina". Base de datos del metaboloma humano . Consultado el 3 de julio de 2020 .
  5. ^ Baker, Julien S.; McCormick, Marie Clare; Robergs, Robert A. (2010). "Interacción entre los sistemas de energía metabólica del músculo esquelético durante el ejercicio intenso". Journal of Nutrition and Metabolism . 2010 : 905612. doi : 10.1155/2010/905612 . ISSN  2090-0732. PMC 3005844 . PMID  21188163. 
  6. ^ Valberg, Stephanie J. (1 de enero de 2008), Kaneko, J. Jerry; Harvey, John W.; Bruss, Michael L. (eds.), "Capítulo 15 - Función del músculo esquelético", Bioquímica clínica de los animales domésticos (sexta edición) , San Diego: Academic Press, págs. 459–484, ISBN 978-0-12-370491-7, consultado el 10 de octubre de 2023
  7. ^ Maiuolo J, Oppedisano F, Gratteri S, Muscoli C, Mollace V (junio de 2016). "Regulación del metabolismo y la excreción del ácido úrico". Revista internacional de cardiología . 213 : 8–14. doi : 10.1016/j.ijcard.2015.08.109 . PMID  26316329.
  8. ^ Richter EA, Ruderman NB (marzo de 2009). "AMPK y la bioquímica del ejercicio: implicaciones para la salud y la enfermedad humanas". The Biochemical Journal . 418 (2): 261–75. doi :10.1042/BJ20082055. PMC 2779044 . PMID  19196246. 
  9. ^ Carling D, Mayer FV, Sanders MJ, Gamblin SJ (julio de 2011). "Proteína quinasa activada por AMP: el sensor de energía de la naturaleza". Nature Chemical Biology . 7 (8): 512–8. doi :10.1038/nchembio.610. PMID  21769098.
  10. ^ Faubert B, Vincent EE, Poffenberger MC, Jones RG (enero de 2015). "La proteína quinasa activada por AMP (AMPK) y el cáncer: muchas caras de un regulador metabólico". Cancer Letters . 356 (2 Pt A): 165–70. doi :10.1016/j.canlet.2014.01.018. PMID  24486219.
  11. ^ ab Hardie DG (15 de septiembre de 2011). "Proteína quinasa activada por AMP: un sensor de energía que regula todos los aspectos de la función celular". Genes & Development . 25 (18): 1895–1908. doi :10.1101/gad.17420111. ISSN  0890-9369. PMC 3185962 . PMID  21937710. 
  12. ^ Hardie DG (febrero de 2011). "Detección de energía por la proteína quinasa activada por AMP y sus efectos sobre el metabolismo muscular". Actas de la Sociedad de Nutrición . 70 (1): 92–9. doi : 10.1017/S0029665110003915 . PMID  21067629.
  13. ^ Krishan S, Richardson DR, Sahni S (marzo de 2015). "Quinasa activada por monofosfato de adenosina y su papel clave en el catabolismo: estructura, regulación, actividad biológica y activación farmacológica". Farmacología molecular . 87 (3): 363–77. doi : 10.1124/mol.114.095810 . PMID  25422142.
  14. ^ Xiao B, Sanders MJ, Underwood E, Heath R, Mayer FV, Carmena D, Jing C, Walker PA, Eccleston JF, Haire LF, Saiu P, Howell SA, Aasland R, Martin SR, Carling D, Gamblin SJ (abril de 2011). "Estructura de la AMPK de los mamíferos y su regulación por ADP". Nature . 472 (7342): 230–3. Bibcode :2011Natur.472..230X. doi :10.1038/nature09932. PMC 3078618 . PMID  21399626. 
  15. ^ Ravnskjaer K, Madiraju A, Montminy M (2015). Control metabólico . Manual de farmacología experimental. Vol. 233. Springer, Cham. págs. 29-49. doi :10.1007/164_2015_32. ISBN . 9783319298047. Número de identificación personal  26721678.
  16. ^ Coffee, Carole J. (1999). Vistazo rápido a la medicina: metabolismo . Hayes Barton Press. ISBN 1-59377-192-4.
  17. ^ "15.3: Glucogenólisis y su regulación por señalización de glucagón y epinefrina". Biology LibreTexts . 1 de enero de 2022 . Consultado el 10 de octubre de 2023 .

Lectura adicional

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