أحادي فوسفات الأدينوزين

يستخدم إنزيم كيناز البروتين المنشط بالأدينوزين أحادي الفوسفات 5' (AMPK)، وهو إنزيم خلوي حقيقي النواة، الأدينوزين أحادي الفوسفات (AMP) في عمليات الطاقة المتوازنة خلال فترات ارتفاع استهلاك الطاقة الخلوية، كما هو الحال أثناء ممارسة الرياضة. ^{[ 10 ]} ونظرًا لأن انشطار الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وما يصاحبه من تفاعلات فسفرة ، يُستخدم في عمليات حيوية مختلفة في جميع أنحاء الجسم كمصدر للطاقة، فإن إنتاج الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ضروري لتوفير المزيد من الطاقة لخلايا الثدييات. ويتم تنشيط AMPK، باعتباره مستشعرًا للطاقة الخلوية، بانخفاض مستويات الأدينوزين ثلاثي الفوسفات، والذي يصاحبه بطبيعة الحال ارتفاع في مستويات الأدينوزين ثنائي الفوسفات (ADP) والأدينوزين أحادي الفوسفات (AMP). ^{[ 11 ]}

على الرغم من أن الفسفرة تبدو المُنشِّط الرئيسي لـ AMPK، تشير بعض الدراسات إلى أن AMP يُعد مُنظِّمًا تفاعليًا بالإضافة إلى كونه مُنشِّطًا مباشرًا لـ AMPK. ^{[ 12 ]} علاوة على ذلك، تشير دراسات أخرى إلى أن النسبة العالية لمستويات AMP:ATP في الخلايا، وليس AMP وحده، هي التي تُنشِّط AMPK. ^{[ 13 ]} على سبيل المثال، وُجد أن كينازات AMP المُنشَّطة في دودة Caenorhabditis elegans وذبابة Drosophila melanogaster قد نُشِّطت بواسطة AMP، بينما لم تُنشَّط كينازات الخميرة والنباتات تفاعليًا بواسطة AMP. ^{[ 13 ]}

يرتبط AMP بالوحدة الفرعية γ من AMPK، مما يؤدي إلى تنشيط الكيناز، ثم سلسلة من العمليات الأخرى مثل تنشيط مسارات الهدم وتثبيط مسارات البناء لتجديد ATP. يتم تنشيط آليات الهدم، التي تولد ATP من خلال إطلاق الطاقة من تكسير الجزيئات، بواسطة إنزيم AMPK، بينما يتم تثبيط آليات البناء، التي تستخدم الطاقة من ATP لتكوين النواتج. ^{[ 14 ]} على الرغم من أن الوحدة الفرعية γ يمكنها الارتباط بـ AMP/ADP/ATP، إلا أن ارتباط AMP/ADP فقط هو الذي يؤدي إلى تغيير في بنية بروتين الإنزيم. هذا التباين في ارتباط AMP/ADP مقابل ATP يؤدي إلى تغيير في حالة إزالة الفسفرة للإنزيم. ^{[ 15 ]} تؤدي إزالة الفسفرة من AMPK بواسطة فوسفاتازات البروتين المختلفة إلى تعطيل وظيفته التحفيزية تمامًا. يحمي AMP/ADP إنزيم AMPK من التعطيل عن طريق الارتباط بالوحدة الفرعية γ والحفاظ على حالة إزالة الفسفرة. ^{[ 16 ]}