Même le catabolisme est énergivore

[Nutrimuscle-Conseils]

Increased AMP deaminase activity decreases ATP content and slows protein degradation in cultured skeletal muscle
Patrick R.Davis Metabolism Volume 108, July 2020, 154257

Highlights
• Increased AMP degradation leads to decreased ATP content in muscle cells.
• Decreased ATP content can be dissociated from decreased free energy of ATP hydrolysis.
• Decreased ATP content does not alter protein synthesis or autophagic/lysosomal flux.
• Decreased ATP content is associated with decreased protein degradation in live cells.

Background
Protein degradation is an energy-dependent process, requiring ATP at multiple steps. However, reports conflict as to the relationship between intracellular energetics and the rate of proteasome-mediated protein degradation.

Methods
To determine whether the concentration of the adenine nucleotide pool (ATP + ADP + AMP) affects protein degradation in muscle cells, we overexpressed an AMP degrading enzyme, AMP deaminase 3 (AMPD3), via adenovirus in C2C12 myotubes.

Results
Overexpression of AMPD3 resulted in a dose- and time-dependent reduction of total adenine nucleotides (ATP, ADP and AMP) without increasing the ADP/ATP or AMP/ATP ratios. In agreement, the reduction of total adenine nucleotide concentration did not result in increased Thr172 phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK), a common indicator of intracellular energetic state. Furthermore, LC3 protein accumulation and ULK1 (Ser 555) phosphorylation were not induced. However, overall protein degradation and ubiquitin-dependent proteolysis were slowed by overexpression of AMPD3, despite unchanged content of several proteasome subunit proteins and proteasome activity in vitro under standard conditions.

Conclusions
Altogether, these findings indicate that a physiologically relevant decrease in ATP content, without a concomitant increase in ADP or AMP, is sufficient to decrease the rate of protein degradation and activity of the ubiquitin-proteasome system in muscle cells. This suggests that adenine nucleotide degrading enzymes, such as AMPD3, may be a viable target to control muscle protein degradation and perhaps muscle mass.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

L'activité accrue de l'AMP désaminase diminue la teneur en ATP et ralentit la dégradation des protéines dans le muscle squelettique en culture
Patrick R.Davis Metabolism Volume 108, juillet 2020, 154257

Points forts
• Une dégradation accrue de l'AMP entraîne une diminution de la teneur en ATP dans les cellules musculaires.
• La diminution de la teneur en ATP peut être dissociée de la diminution de l'énergie libre de l'hydrolyse de l'ATP.
• La diminution de la teneur en ATP n'altère pas la synthèse des protéines ni le flux autophagique / lysosomal.
• La diminution de la teneur en ATP est associée à une diminution de la dégradation des protéines dans les cellules vivantes.

Contexte
La dégradation des protéines est un processus dépendant de l'énergie, nécessitant de l'ATP à plusieurs étapes. Cependant, des rapports sont en conflit quant à la relation entre l'énergie énergétique intracellulaire et le taux de dégradation des protéines médiée par le protéasome.

Les méthodes
Pour déterminer si la concentration du pool de nucléotides d'adénine (ATP + ADP + AMP) affecte la dégradation des protéines dans les cellules musculaires, nous avons surexprimé une enzyme dégradant l'AMP, l'AMP désaminase 3 (AMPD3), via l'adénovirus dans les myotubes C2C12.

Résultats
La surexpression de AMPD3 a entraîné une réduction dépendante de la dose et du temps des nucléotides d'adénine totaux (ATP, ADP et AMP) sans augmenter les ratios ADP / ATP ou AMP / ATP. En accord, la réduction de la concentration totale de nucléotides d'adénine n'a pas entraîné d'augmentation de la phosphorylation Thr172 de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK), un indicateur courant de l'état énergétique intracellulaire. De plus, l'accumulation de protéines LC3 et la phosphorylation ULK1 (Ser 555) n'ont pas été induites. Cependant, la dégradation globale des protéines et la protéolyse dépendante de l'ubiquitine ont été ralenties par la surexpression de l'AMPD3, malgré le contenu inchangé de plusieurs protéines de sous-unités de protéasome et l'activité du protéasome in vitro dans des conditions standard.

Conclusions
Dans l'ensemble, ces résultats indiquent qu'une diminution physiologiquement pertinente de la teneur en ATP, sans augmentation concomitante de l'ADP ou de l'AMP, est suffisante pour diminuer le taux de dégradation des protéines et l'activité du système ubiquitine-protéasome dans les cellules musculaires. Cela suggère que les enzymes de dégradation des nucléotides d'adénine, telles que l'AMPD3, pourraient être une cible viable pour contrôler la dégradation des protéines musculaires et peut-être la masse musculaire.