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 was 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.

中文翻译：

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AMP脱氨酶活性增加会降低培养骨骼肌中的ATP含量并减慢蛋白质降解。

背景技术蛋白质降解是能量依赖的过程，需要多个步骤的ATP。但是，有关细胞内能量与蛋白酶体介导的蛋白质降解速率之间关系的报道相互矛盾。方法为了确定腺嘌呤核苷酸池（ATP + ADP + AMP）的浓度是否影响肌肉细胞中的蛋白质降解，我们通过腺病毒在C2C12肌管中过表达了AMP降解酶AMP脱氨酶3（AMPD3）。结果AMPD3的过表达导致总腺嘌呤核苷酸（ATP，ADP和AMP）的剂量和时间依赖性降低，而没有增加ADP / ATP或AMP / ATP比率。一致的是，总腺嘌呤核苷酸浓度的降低并未导致AMP激活的蛋白激酶（AMPK）的Thr172磷酸化增加，细胞内高能状态的常见指标。此外，没有诱导LC3蛋白积累和ULK1（Ser 555）磷酸化。但是，尽管标准条件下几种蛋白酶体亚基蛋白的含量没有变化，并且蛋白酶体的活性在体外，但AMPD3的过表达减慢了总蛋白降解和泛素依赖性蛋白水解的速度。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。没有诱导LC3蛋白积累和ULK1（Ser 555）磷酸化。但是，尽管标准条件下几种蛋白酶体亚基蛋白的含量没有变化，并且蛋白酶体的活性在体外，但AMPD3的过表达减慢了总蛋白降解和泛素依赖性蛋白水解的速度。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。没有诱导LC3蛋白积累和ULK1（Ser 555）磷酸化。但是，尽管标准条件下几种蛋白酶体亚基蛋白的含量没有变化，并且蛋白酶体的活性在体外，但AMPD3的过表达减慢了总蛋白降解和泛素依赖性蛋白水解的速度。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。总蛋白降解和泛素依赖性蛋白水解通过AMPD3的过表达而减慢，尽管几种蛋白酶体亚基蛋白的含量没有变化，并且在标准条件下在体外具有蛋白酶体活性。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。总蛋白降解和泛素依赖性蛋白水解通过AMPD3的过表达而减慢，尽管几种蛋白酶体亚基蛋白的含量没有变化，并且在标准条件下在体外具有蛋白酶体活性。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。结论综上所述，这些发现表明，在不伴随ADP或AMP升高的情况下，ATP含量的生理相关降低足以降低蛋白质降解的速度以及肌肉细胞中泛素-蛋白酶体系统的活性。这表明腺嘌呤核苷酸降解酶，例如AMPD3，可能是控制肌肉蛋白质降解甚至肌肉质量的可行靶标。