La estructura cristalina revela cómo el potente inhibidor de AMPK BAY-3827 silencia el sensor de energía

AMP-activated protein kinase (AMPK) es un regulador central de la homeostasis energética celular, que controla procesos que van desde la oxidación de ácidos grasos y la biogénesis mitocondrial hasta la autofagia y la captación de glucosa. Su desregulación está vinculada a enfermedades metabólicas, cáncer, neurodegeneración y envejecimiento. Si bien la activación farmacológica de AMPK ha atraído un intenso interés investigador, la capacidad de inhibir selectivamente AMPK se ha visto obstaculizada por compuestos poco selectivos con efectos fuera del objetivo significativos, lo que limita la posibilidad de disociar con precisión la biología dependiente de AMPK de la independiente de AMPK.

Este estudio proporciona la primera caracterización estructural y celular detallada de BAY-3827, un inhibidor de AMPK potente identificado recientemente. Mediante cristalografía de rayos X, los investigadores resolvieron una estructura de co-cristal a una resolución de 2,5 Å del dominio quinasa de la subunidad α de AMPK en complejo con BAY-3827. La estructura reveló una característica sorprendente y anteriormente no descrita: un puente disulfuro formado entre Cys106 en la hélice αD y Cys174 en el bucle de activación. Este enlace covalente parece estabilizar el bucle de activación en una conformación que reposiciona Asn162, lo que a su vez desplaza la fenilalanina del motivo DFG (Phe158) hacia el lóbulo C-terminal de la quinasa. Este desplazamiento desaloja a His137 y altera la espina reguladora —un conjunto de residuos hidrofóbicos esenciales para la actividad catalítica—, bloqueando así a AMPK en un estado inactivo.

En hepatocitos primarios, BAY-3827 bloqueó eficazmente la fosforilación de acetil-CoA carboxilasa 1 (ACC1) en Ser79 estimulada por MK-8722, un sustrato canónico de AMPK y regulador clave de la lipogénesis de novo. De manera correspondiente, BAY-3827 revirtió la inhibición de la lipogénesis inducida por MK-8722, confirmando la actividad funcional sobre el objetivo en un sistema celular fisiológicamente relevante. El perfil transcriptómico a escala genómica reveló además que BAY-3827 suprimió aproximadamente el 30% de los genes regulados positivamente por MK-8722 de manera dependiente de AMPK, ofreciendo una visión a nivel de sistemas del alcance del inhibidor y sus límites.

Estos hallazgos establecen a BAY-3827 como un compuesto herramienta mecanísticamente diferenciado y valioso para explorar la función de AMPK. El mecanismo alostérico mediado por el puente disulfuro representa un modo novedoso de inhibición de quinasas y puede orientar el diseño de inhibidores de AMPK de próxima generación con perfiles farmacológicos mejorados. El bloqueo transcripcional incompleto (solo ~30% de los genes dependientes de AMPK suprimidos) también pone de relieve limitaciones importantes: BAY-3827 no reproduce completamente el knockout genético de AMPK a nivel transcripcional, probablemente debido a actividad quinasa residual, diferencias en la selectividad de isoformas, o señalización de AMPK dependiente del contexto a la que el compuesto no puede acceder plenamente.

En conjunto, este trabajo profundiza la comprensión de la farmacología de los inhibidores de AMPK, ofrece un detallado plano molecular para el diseño de fármacos guiado por estructura, y proporciona un marco para interpretar la utilidad y las limitaciones de BAY-3827 como herramienta de investigación en biología metabólica y relacionada con la longevidad.