CaMK和AMPK信号通路能共调收缩信号诱导的骨骼肌细胞GLUT4基因转录

摘要

钙/钙调素依赖性蛋白激酶(calcium-calmodulin dependent protein kinase,CaMK)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedprotein kinase,AMPK)所介导的信号通路均能调节运动诱导的骨骼肌细胞葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)基因表达,但不清楚这两条通路的相互关系.运用咖啡因(Caffeine)和5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸(AICAR)能模拟肌肉收缩信号并分别激活CaMK和AMPK,首次观察由Caffeine和AICAR引起的GLUT4基因表达过程中这两条通路的内在联系.原代培养肌细胞被分为对照、AICAR、Caffeine、AICAR/Caffeine、Caffeine+Compound C、AICAR/Caffeine+Compound C、AICAR+KN93、AICAR/Caffeine+KN93组.实验显示,AICAR和Caffeine能分别上调GLUT4 mRNA约2倍和3倍(P<0.05),AMPK抑制剂Compound C能够明显减少由Caffeine引起的GLUT4 mRNA的增长(P<0.05),也能够明显降低由AICAR/Caffeine复合刺激引起的GLUT4 mRNA的表达(p<0.05),与此一致的是,Caffeine能引起肌细胞AMPKα1蛋白磷酸化增加(P<0.05),但不影响AMPKα2的磷酸化,CompoundC能够抑制由Caffeine引起的AMPKα1蛋白磷酸化(P<0.05).相反CaMK特异的抑制剂KN93能完全抑制由Caffeine引起的GLUT4 mRNA增长,但KN93却不能交叉抑制由AICAR所诱导的GLUT4 mRNA的增长(P<0.05),也不能阻止由AICAR/Caffeine复合刺激所引起的GLUT4 mRNA的表达cP<0.05).上述结果提示,CaMK和AMPK在调节肌细胞GLUT4基因中并不是完全相互独立的,而是彼此密切联系共同作用,AMPK可能位于CaMK途径的下游来调节收缩肌细胞GLUT4 mRNA的表达.