Beschreibung

AICAR

Synthetisches niedermolekulares Nukleosid-Analogon (5-Aminoimidazol-4-carboxamid-1-β-D-ribofuranosid) für die In-vitro-Forschung zur allosterischen AMPK-Aktivierung, GLUT4-Translokation, PGC-1$alpha$-Induktion und metabolischen Stoffwechselsteuerung in Myozyten und Hepatozyten

Überblick und Wirkmechanismus (In Vitro)

AICAR (chemisch 5-Aminoimidazol-4-carboxamid-1-β-D-ribofuranosid, auch bekannt als Acadesin oder Z-Ribosid) ist eine synthetische, zellgängige niedermolekulare Nukleosid-Vorstufe (Small Molecule, nicht-peptidisch), die als strukturelles Analogon von Adenosinmonophosphat (AMP) wirkt. Nach der Aufnahme in die Zelle über Nukleosid-Transporter (ENTs) wird es durch die Adenosinkinase zu seinem bioaktiven Monophosphat-Metaboliten (ZMP) phosphoryliert. ZMP bindet an die γ-Untereinheit der AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK) und imitiert einen niedrigen Energiestatus. In der zellulären Bioenergetik, Diabetologie und Stoffwechselforschung gilt AICAR als Standard zur Untersuchung der zellulären Energiesensorik:

• Allosterische Aktivierung und Phosphorylierung von AMPK: Die Bindung von ZMP induziert eine Konformationsänderung, welche die Enzymaktivität der AMPK steigert und gleichzeitig den regulatorischen Rest Thr172 vor Dephosphorylierung durch Phosphatasen schützt, was die Aktivierung durch vorgeschaltete Kinasen (z. B. LKB1) optimiert.
• Stimulation der insulinunabhängigen GLUT4-Translokation: Die Aktivierung der AMPK führt im Skelettmuskelgewebe in vitro zur Translokation des Glukosetransporters GLUT4 in die Plasmamembran und steigert die zelluläre Glukoseaufnahme.
• Hemmung der Lipogenese und Förderung der β-Oxidation: Phosphorylierung und Inaktivierung der Acetyl-CoA-Carboxylase (ACC) senkt den Malonyl-CoA-Spiegel, wodurch die Hemmung der Carnitin-Palmitoyltransferase-1 (CPT-1) aufgehoben und der mitochondriale Fettsäureimport gefördert wird.
• Induktion der mitochondrialen Biogenese über PGC-1$alpha$: Steigerung der Expression des Koaktivators PGC-1$alpha$ und nachgeschalteter Kernatmungsfaktoren (NRF-1/2) zur Erhöhung der Mitochondriendichte in Zellmodellen.

Technische und chemische Spezifikationen

• Klassifikation: Niedermolekulare Forschungssubstanz / Direkter AMPK-Aktivator (AMP-Analogon)
• Chemische Bezeichnung: 5-Amino-1-[(2R,3R,4S,5R)-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]imidazol-4-carboxamid
• Summenformel: C9H14N4O5
• Molekulargewicht: ≈258,23 g/mol
• Form: Steriles weißes bis cremefarbenes kristallines / lyophilisiertes Pulver
• Komponentenidentifikation: Mittels Massenspektrometrie (MS), NMR-Spektroskopie und analytischer HPLC verifiziert
• Empfohlenes Löseverfahren (Hydrophiles Nukleosid): AICAR weist eine gute Wasserlöslichkeit auf. Als Lösungsmittel für In-vitro-Stammlösungen eignen sich steriles deionisiertes Wasser, steriles PBS (pH 7,2–7,4) oder DMSO. Stammlösungen können anschließend direkt in das Kulturmedium dosiert werden.
• Lagerungsbedingungen: Langfristig bei -20 °C trocken, lichtgeschützt und dicht verschlossen lagern. Stammlösungen in Wasser oder DMSO portionsweise bei -80 °C (oder -20 °C) lagern und vor wiederholtem Einfrieren/Auftauen schützen.

Wissenschaftliche Literatur & Referenzen

• Corton, J. M., et al. 5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleoside: A specific method for activating AMP-activated protein kinase in intact cells? European Journal of Biochemistry, 1995.
• Hardie, D. G., et al. AMP-activated protein kinase: A key system for the control of cellular and whole-body energy balance. Physiological Reviews, 2012.
• Merrill, G. F., et al. AICA riboside increases AMP-activated protein kinase, fatty acid oxidation, and glucose uptake in rat muscle. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 1997.
• Narkar, V. A., et al. AMPK and PPARdelta agonists are exercise mimetics providing functional endurance benefits in cellular and animal models. Cell, 2008.

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