PI3K-AKT/PKB細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活、遷移、黏附、腫瘤血管生成等過(guò)程,與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。AKT又稱蛋白激酶B(PKB),是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,是體內(nèi)重要的凋亡抑制蛋白,在生長(zhǎng)因子刺激細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中可見到AKT/PKB的活化和高表達(dá)。作為PI3KAKT/PKB信號(hào)通路下游的信息分子,AKT可以誘導(dǎo)各種編碼抗凋亡蛋白基因的表達(dá),或通過(guò)信號(hào)偶聯(lián)而不依賴轉(zhuǎn)錄方式直接抑制凋亡發(fā)生[1],同時(shí)它還參與了細(xì)胞的增殖、分化,在多種常見腫瘤如10%~20%的胰腺癌、40% 的肝癌和50%的結(jié)腸癌中有高表達(dá)[2]。本文就AKT/PKB在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程的作用及其機(jī)制綜述如下。
1 AKT的分類與結(jié)構(gòu) 到目前為止,在人類染色體中共發(fā)現(xiàn)了3種 AKT的主要形式:AKT1/PKBα、AKT2/PKBβ和AKT3/PKBγ,分別定位于人染色體14q32.32,19q13.1-19q13.2,1q44上,彼此之間的氨基酸一致性達(dá)到了80%以上[3]。AKT蛋白大小約為60kb,N端到C端依次為PH結(jié)構(gòu)域、激酶/催化結(jié)構(gòu)域和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域。PH結(jié)構(gòu)域可介導(dǎo)AKT與PIP3的結(jié)合,其完整性是AKT激活的必需條件;激酶/催化結(jié)構(gòu)域中的308位蘇氨酸的磷酸化為AKT/活化所必需,AKT該結(jié)構(gòu)域和蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC)有約70%的同源性;調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域含有AKT活化所必需的第二個(gè)磷酸化位點(diǎn)(Ser473),該位點(diǎn)的磷酸化使AKT的活性達(dá)到最大。
2 AKT的磷酸化激活 AKT的激活主要依賴于PI3K。當(dāng)生長(zhǎng)因子或細(xì)胞因子與受體結(jié)合以后,受體自身的酪氨酸激酶被激活,并促使受體位于胞內(nèi)的酪氨酸殘基發(fā)生自身磷酸化從而使PI3K構(gòu)象發(fā)生變化,促使由P85/P110復(fù)合物所抑制的P110催化活性得以釋放。PI3K的催化亞基使PIP2磷酸化形成PIP3。PIP3可與AKT的PH區(qū)域結(jié)合從而使AKT的上游激酶如PDK-1磷酸化激活A(yù)KT;PIP3也可以直接活化AKT[4-5]。激活后的 AKT啟動(dòng)“瀑布式”調(diào)控過(guò)程,通過(guò)多個(gè)通路對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化及代謝進(jìn)行調(diào)控。
3 AKT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程的主要作用機(jī)制
3.1 參與抑制細(xì)胞凋亡 主要通過(guò)上調(diào)抗凋亡蛋白或抑制分叉頭型轉(zhuǎn)錄因子(AFX、FKHR、FKHR1)、caspase-9、Bad等幾種底物而發(fā)揮作用。①AKT可直接或間接上調(diào)抗凋亡蛋白 Bcl-2、Bcl-13、Bcl-16、Bcl-XL等表達(dá),從而抑制 Bax起到抗凋亡作用[6]。②分叉頭型轉(zhuǎn)錄因子家族成員AFX、FKHR、FKHR1,均含有AKT磷酸化序列,能被AKT直接磷酸化。研究證實(shí),不同的生長(zhǎng)因子刺激后,AKT可以磷酸化AFX、FKHR、FKHR1,使其被14-3-3蛋白隔離在胞質(zhì)區(qū),從而阻止其結(jié)合到特異順式作用元件進(jìn)而阻止FasL、LIGFBP1和Bim等凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[7]。③caspase是細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)者和效應(yīng)器,AKT通過(guò)使caspase-9的Ser136位點(diǎn)磷酸化使其失去蛋白水解酶的活性,進(jìn)而抑制凋亡。④AKT可通過(guò)磷酸化凋亡調(diào)節(jié)通路中的重要調(diào)節(jié)因子來(lái)調(diào)節(jié)凋亡,常見有Bcl家族蛋白中Bad。AKT可使Bad的Ser136位點(diǎn)磷酸化,磷酸化的Bad與14-3-3蛋白結(jié)合進(jìn)而使線粒體膜上的 Bad-Bcl-2/Bcl-XL 復(fù)合物釋放,恢復(fù)Bcl-2和Bcl-XL的抗凋亡活性。⑤NF-κB(核轉(zhuǎn)錄因子κB)協(xié)同一系列生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子調(diào)節(jié)細(xì)胞增生、凋亡和生存,在腫瘤發(fā)生過(guò)程中,主要發(fā)揮抗凋亡作用。NF-κB抑制劑IKβ與NF-κB形成復(fù)合物使其定位于胞質(zhì)中從而阻止其發(fā)揮作用。AKT磷酸化IKK后進(jìn)一步磷酸化IKβ,使NF-κB從復(fù)合物脫離,移位到核內(nèi),促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄[8]。⑥AKT通過(guò)磷酸化Mdm2的Ser166和Ser186位點(diǎn),促進(jìn)它從胞質(zhì)向核內(nèi)移位,使p53降解,從而阻斷p53介導(dǎo)的DNA損傷引起的細(xì)胞凋亡[9]。⑦AKT上調(diào)生存素的基因轉(zhuǎn)錄和抑制P38MAPK(P38細(xì)胞分裂素活化蛋白激酶)活性,進(jìn)而抑制caspase-3、caspase-7 的 活 性,阻 斷 細(xì) 胞 的 凋 亡 過(guò) 程[10-11]。 ⑧AKT通過(guò)磷酸化JNK/p38通路上游的3個(gè)激酶,抑制JNK/p38通路促進(jìn)凋亡的作用[10]。
3.2 促進(jìn)細(xì)胞存活和分化增殖 ①AKT可磷酸化GSK3β(磷酸化糖原合成酶激酶3β)使其失活,進(jìn)而減低細(xì)胞周期素D1的水解,增強(qiáng)其介導(dǎo)的細(xì)胞周期循環(huán)。②抑制p21Cip1(細(xì)胞周期抑制蛋白),促進(jìn)增殖細(xì)胞核抗原的釋放。正常情況下,p21Cip1在細(xì)胞核內(nèi)抑制周期素依賴性蛋白,當(dāng)p21Cip1被AKT磷酸化后可移位到胞質(zhì),喪失抑制作用,從而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展。③抑制AFX、FKHR、FKHRL,促進(jìn)p27Kip1的降解。④調(diào)控mTOR(雷帕霉素靶蛋白)磷酸化,一方面通過(guò)激活p70S6K進(jìn)而提高5’多聚嘧啶mRNA的翻譯并抑制翻譯抑制物mRNA的翻譯,另一方面促使eIf-4E(轉(zhuǎn)錄起始因子4E)與結(jié)合蛋白4E-BPI分離,從而增強(qiáng)mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白合成[11]。⑤通過(guò)ERK通路間接調(diào)控p70S6k激酶的細(xì)胞增殖作用。
3.3 促進(jìn)血管形成 ①AKT通過(guò)調(diào)控mTOR,刺激VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)和 MMP-1(基質(zhì)金屬蛋白酶-1)的表達(dá),誘導(dǎo)血管生成[11]。②HIF-1(缺氧誘導(dǎo)因子)由α和β亞單位構(gòu)成,AKT信號(hào)途徑能調(diào)節(jié)HIF-1α亞單位的水平,啟動(dòng)控制細(xì)胞存活和新血管形成的基因表達(dá),并促進(jìn)VEGF的表達(dá),進(jìn)而誘導(dǎo)血管生成[12]。③AKT可激活eNOS(內(nèi)皮型一氧化氮合酶),使NO合成增加,NO通過(guò)抑制Fas的表達(dá)和caspase-3的活性促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞存活;eNOS還可促進(jìn)VEGF誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞遷移[13]。
3.4 參與腫瘤遷移 ①AKT增加 NF-κB轉(zhuǎn)錄,使MMP-9(基質(zhì)金屬蛋白酶-9)增加,可增加腫瘤的運(yùn)動(dòng)能力。②PI3K/AKT途徑還可上調(diào) MMP-2(基質(zhì)金屬蛋白酶-2)的 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá),后者降解細(xì)胞外基質(zhì),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[14]。③激活 AKT能夠促進(jìn)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)換,使上皮細(xì)胞獲得纖維母細(xì)胞樣能力,降低細(xì)胞間粘附力,增加細(xì)胞活動(dòng)性,進(jìn)而增加腫瘤細(xì)胞遷移能力[15]。
4 結(jié) 語(yǔ) 綜上所述,大量研究證明了PI3K-AKT/PKB細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用,但AKT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移過(guò)程中的分子機(jī)制尚不明確,因此尚需進(jìn)一步深入研究。
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