DICCIONARIO MÉDICO
Adenosinmonofosfato (AMP)
El adenosín monofosfato, abreviado AMP, es el nucleótido que resulta de unir un grupo fosfato a la adenosina, el nucleósido en el que la base adenina se enlaza con el azúcar ribosa. Es la forma monofosforilada de la adenosina y la unidad más sencilla de la pareja energética que completan el ATP y el ADP. En la célula desempeña tres funciones simultáneas: actúa como pieza estructural del ARN, como señal del estado energético interno y como armazón químico de varias coenzimas centrales del metabolismo. En la nomenclatura bioquímica moderna, el adenosín monofosfato designa al ribonucleótido formado por la adición de un grupo fosfato al carbono 5' de la adenosina. Es la entidad química conocida tradicionalmente como ácido adenílico —los dos nombres designan exactamente el mismo compuesto— y se describe con detalle, en su vertiente histórica y nomenclatural, en la entrada ácido adenílico. La sigla AMP es la abreviatura habitual en literatura técnica y se ha generalizado desde mediados del siglo XX como término operativo en bioquímica, fisiología y farmacología. La forma fisiológica del compuesto es el 5'-AMP, donde el grupo fosfato se une al carbono 5' del azúcar. Es la que aparece libre en el citoplasma, la que se incorpora a los ácidos nucleicos y la que cumple las funciones reguladoras que se describen a continuación. El presente artículo se centra en esta forma y en sus roles biológicos; los isómeros 3'-AMP, 2'-AMP y la variante cíclica —el adenosín monofosfato cíclico, AMPc, con función propia como segundo mensajero— tienen tratamiento diferenciado en sus entradas correspondientes. La fórmula molecular es C₁₀H₁₄N₅O₇P, con una masa molar próxima a 347 g/mol y número CAS 61-19-8. La molécula se organiza en tres bloques diferenciables: la base púrica (adenina), unida por enlace N-glicosídico al azúcar pentosa (ribosa); y el grupo fosfato, esterificado al hidroxilo del carbono 5' de ese azúcar. La unión de adenina y ribosa sin el fosfato constituye la adenosina, un nucleósido que tiene a su vez papel biológico propio. Las tres constantes de disociación del AMP —una próxima a 1, otra cercana a 3,8 y otra alrededor de 6,1— corresponden a los grupos ionizables del fosfato y al sistema de la propia adenina. Al pH fisiológico, el AMP se encuentra mayoritariamente como anión divalente. Esta característica iónica explica su solubilidad en el medio acuoso celular y la facilidad con la que se une a proteínas que disponen de sitios cargados positivamente. El AMP es el extremo «pobre en energía» de la familia de los adenín nucleótidos. La adición sucesiva de grupos fosfato genera el adenosín difosfato (ADP) y el adenosín trifosfato (ATP), y la energía liberada en la hidrólisis de los enlaces anhídrido entre fosfatos es lo que sustenta la mayor parte del trabajo químico, mecánico y de transporte de la célula. La interconversión entre las tres formas ocurre continuamente y es lo que define el balance energético celular. Una enzima clave en este balance es la adenilato quinasa, también llamada mioquinasa por su abundancia en el músculo esquelético. Cataliza la reacción 2 ADP ⇌ ATP + AMP: cuando la célula consume ATP y acumula ADP, esta enzima recupera transitoriamente ATP a costa de generar AMP. La consecuencia tiene importancia funcional: cualquier caída del ATP no solo eleva el ADP, sino que también amplifica la concentración de AMP, mucho más allá de lo que correspondería a la simple fosforilación directa. Esta amplificación es la base bioquímica de su papel sensor. El destino metabólico del AMP, una vez generado, depende de la situación celular. Si la célula recupera energía, el AMP se vuelve a fosforilar a ADP y a ATP. Si el déficit se prolonga, otras rutas se activan: la AMP-desaminasa lo convierte en IMP (inosín monofosfato), eliminando un grupo amino, y la 5'-nucleotidasa lo desfosforila a adenosina libre, que actuará entonces como nucleósido señalizador en el espacio extracelular. Daniel E. Atkinson formuló en 1968 el concepto de «carga energética» (energy charge) para cuantificar el estado bioquímico de una célula. La carga energética se calcula como el cociente ([ATP] + ½[ADP]) / ([ATP] + [ADP] + [AMP]) y arroja un valor entre 0 y 1. Las células normales operan con valores muy próximos a 1; un descenso refleja crisis energética y suele acompañar a hipoxia, ejercicio intenso, ayuno prolongado o isquemia. El AMP entra en esta ecuación con peso decisivo, porque su concentración se eleva cuando la maquinaria queda corta de ATP. El receptor molecular que traduce este aumento del AMP en acción metabólica concreta es la AMP-activated protein kinase (AMPK), descrita y nombrada como tal por David Carling, Patricia Zammit y D. Grahame Hardie en 1987. La AMPK es un heterotrímero α/β/γ; el AMP se une a la subunidad γ y provoca un cambio conformacional que expone la treonina 172 de la subunidad α al ataque de quinasas reguladoras, lo que activa la enzima. La función biológica del complejo es coherente con su estímulo: cuando el AMP sube, la AMPK inhibe las rutas anabólicas que consumen ATP —síntesis de ácidos grasos, de colesterol, gluconeogénesis— y activa las catabólicas que lo producen, sobre todo la β-oxidación de ácidos grasos y la captación de glucosa por el transportador GLUT4 en músculo. El concepto ha pasado del laboratorio a la clínica. La metformina, fármaco de primera línea en la diabetes tipo 2, debe parte de su acción a la activación indirecta de la AMPK, y un buen número de programas de desarrollo farmacológico contemporáneos buscan activadores específicos de la quinasa para tratar trastornos metabólicos. La cascada AMP → AMPK se considera hoy uno de los nodos centrales del metabolismo del organismo entero. Más allá de su función reguladora, el AMP es uno de los cuatro nucleótidos que polimerizan para formar el ARN. Cada residuo de AMP incorporado a una cadena ribonucleotídica se denomina «adenilato» y aporta una de las cuatro letras del código genético —junto a los nucleótidos de guanina, citosina y uracilo—. La conexión entre residuos vecinos se establece mediante enlaces fosfodiéster que unen el carbono 3' de un nucleótido con el 5' del siguiente, dando a la cadena su característica polaridad química. El AMP es también el armazón estructural común de varias coenzimas centrales del metabolismo. El nicotinamín adenín dinucleótido (NAD), su forma fosforilada (NADP) y el flavín adenín dinucleótido (FAD) incorporan en su molécula una unidad de AMP unida, a través de un enlace pirofosfato, a un nucleótido modificado de nicotinamida o de flavina. La coenzima A (CoA), responsable del transporte de grupos acilo en el metabolismo intermediario, también está construida sobre una unidad de AMP con modificaciones específicas. En todos los casos el AMP cumple la función de carga molecular: aporta el reconocimiento por la enzima que utiliza la coenzima y el anclaje al sitio activo. Este patrón recurrente —AMP como pieza compartida por múltiples coenzimas— se interpreta a veces como huella evolutiva de un mundo de ARN primigenio, en el que los nucleótidos habrían cumplido a la vez funciones genéticas y catalíticas. Sea cual sea la respuesta a esa hipótesis, en la bioquímica actual el AMP aparece simultáneamente como pieza del ARN, como sensor energético y como soporte de coenzimas, una concentración funcional muy infrecuente entre las moléculas pequeñas del organismo. Sí. Son dos denominaciones del mismo compuesto, surgidas en momentos distintos de la historia de la bioquímica. «Ácido adenílico» es la denominación clásica, anterior a la sistematización de la nomenclatura moderna; «adenosín monofosfato», o AMP, es la denominación que se impuso a partir de mediados del siglo XX. La historia del término y la etimología se desarrollan en la entrada ácido adenílico. En el número de grupos fosfato unidos a la adenosina. El AMP lleva uno; el ADP, dos; el ATP, tres. La energía bioquímicamente disponible reside en los enlaces anhídrido entre fosfatos sucesivos: cada vez que se rompe uno, se libera una cantidad significativa de energía libre que se acopla al trabajo celular. El paso de ATP a ADP y de ADP a AMP es la dirección del consumo energético; el paso inverso, de AMP a ADP y a ATP, requiere aporte de energía procedente del catabolismo. Por varias vías concurrentes. La principal en condiciones de demanda energética elevada es la reacción de la adenilato quinasa, que toma dos moléculas de ADP y produce una de ATP y otra de AMP. También se genera AMP por hidrólisis de moléculas como el propio ATP en reacciones que liberan pirofosfato, o como producto de degradación de ácidos nucleicos. Y, en algunos contextos, el AMP es sintetizado de novo a partir de ribosa-5-fosfato y aminoácidos como la glicina, la glutamina y el aspartato. AMPK son las siglas de AMP-activated protein kinase, una enzima reguladora descubierta y caracterizada por Hardie y colaboradores en los años ochenta. Es activada de manera directa por el AMP cuando este se eleva en el citoplasma, lo que ocurre típicamente en situaciones de bajo ATP. Una vez activa, la AMPK reorienta el metabolismo celular hacia la producción de energía: frena la síntesis de moléculas costosas y acelera las rutas que generan ATP. Por su papel como nodo central del balance energético, la AMPK es objeto de un interés considerable como diana terapéutica en obesidad, diabetes y enfermedades metabólicas. El AMP es uno de los cuatro nucleótidos del ARN. Cuando se incorpora a la cadena ribonucleotídica se denomina residuo de adenilato y se representa con la letra A en las secuencias. En el ARN, el adenilato se aparea por puentes de hidrógeno con el uracilo de la cadena complementaria; en el ADN, el nucleótido análogo (con desoxirribosa en lugar de ribosa) se aparea con la timina. La adenina del AMP es, por tanto, una de las cuatro letras esenciales del código genético. Si desea profundizar en conceptos asociados al adenosín monofosfato, puede consultar las siguientes definiciones del Diccionario médico:Qué es el adenosín monofosfato
Estructura del nucleótido
El AMP en la pareja energética con ADP y ATP
El AMP como señal del estado energético celular
El AMP como bloque del ARN y de coenzimas
Preguntas frecuentes
¿AMP y ácido adenílico son la misma molécula?
¿En qué se diferencian AMP, ADP y ATP?
¿Cómo se forma el AMP en la célula?
¿Qué es la AMPK y qué tiene que ver con el AMP?
¿El AMP forma parte del código genético?
Referencias
Entradas relacionadas en el diccionario
Infografías realizadas con https://BioRender.com
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