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什么是 Akt 通路？ 

Akt 信號傳導(dǎo)通路在激活 Akt/PKB (v-Akt 鼠胸苷病毒致癌基因/蛋白激酶 B)-A 絲氨酸/蘇氨酸激酶之后參與抑制細(xì)胞凋亡和刺激細(xì)胞增殖。絲氨酸-蘇氨酸激酶 Akt（也稱為蛋白激酶 B（PKB））在廣泛影響的信號網(wǎng)絡(luò)中起著關(guān)鍵作用。Akt 激活通過下游靶標(biāo)和相互作用伙伴產(chǎn)生多種細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)，從而成為細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路的主開關(guān)。Akt 與癌癥、糖尿病和神經(jīng)變性等多種疾病有關(guān)。Akt 是基礎(chǔ)研究和藥物開發(fā)領(lǐng)域研究的激酶之一。 

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本頁內(nèi)容 

· Akt 同源異構(gòu)體 

· Akt 信號傳導(dǎo)通路的激活 

· Akt 信號傳導(dǎo)在細(xì)胞中的作用 

· Akt 通路 

Akt 通路中涉及的 Akt 同源異構(gòu)體 

目前已知有三種哺乳動物同源異構(gòu)體：Akt1/PKB-α、Akt2/PKB-β 和 Akt3/PKB-γ。Akt 的所有三種同源異構(gòu)體均具有三個結(jié)構(gòu)域的一種共同結(jié)構(gòu)。該蛋白的 N 端是一種 PH (普列克底物蛋白同源) 結(jié)構(gòu)域，可與諸如 PIP2（磷脂酰肌醇-3,4-磷酸氫鹽）和 PIP3（磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸鹽）之類膜脂質(zhì)產(chǎn)物相互作用。PH 結(jié)構(gòu)域約為 100 個氨基酸，并且在上游激酶的識別和 Akt 的膜易位中發(fā)揮作用。蛋白的中心區(qū)域是激酶結(jié)構(gòu)域，這與其他激酶具有很高的相似性。該結(jié)構(gòu)域含有保守的蘇氨酸殘基，需要磷酸化才能活化 Akt。該蛋白質(zhì) C 端約 40 個氨基酸形成調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，其中含有一個富含脯氨酸的區(qū)域和一個具有 FXX (F/Y) (S/T) (Y/F) 保守序列的疏水基序。在哺乳動物中，該疏水基團(tuán)為 FPQFSY。該基序中的絲氨酸或蘇氨酸殘基也必須磷酸化以激活 Akt 的激酶活性。這也是一個保守殘基(1)。 

Akt 信號傳導(dǎo)通路的激活 

AKT 的激活可以從多個事件開始，主要是配體與細(xì)胞膜中的受體結(jié)合。激活 Akt 的最常見配體包括生長因子、細(xì)胞因子、有絲分裂原和激素。胰島素和多種生長因子可與 RTK (受體酪氨酸激酶) 結(jié)合，并導(dǎo)致受體細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域上酪氨酸殘基的自磷酸化。PI3K (磷脂酰肌醇 3-激酶) 通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域 (P85) 的 SH2 結(jié)構(gòu)域募集到磷酸絲氨酸殘基 (共有序列 pYXXM) ，因此靶向內(nèi)細(xì)胞膜。PI3K 的 p85 亞基與磷酸化 RTK 結(jié)合導(dǎo)致 PI3K (p110) 催化結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象變化，從而激活激酶。Ras 可激活 PI3K。胰島素還可通過 IRS1 (胰島素受體底物-1) 激活 PI3K。GPCR (G 蛋白偶聯(lián)受體) 還通過 G 蛋白的 GN-β (鳥氨酸核苷酸結(jié)合蛋白-β) 和 GN-γ (鳥氨酸核苷酸結(jié)合蛋白-γ) 亞基進(jìn)行 PI3K 激活。細(xì)胞因子還可以通過 JAK1 (Janus 激酶-1) 激活 PI3K。在 B 細(xì)胞中， BCR (B 細(xì)胞受體) 通過 SYK (脾臟酪氨酸激酶) 和 BCAP (B 細(xì)胞受體相關(guān)蛋白) 激活 PI3K。然后 PI3K 磷酸化結(jié)合在膜的 PIP2 以生成 PIP3。PIP3 與普列克底物蛋白同源結(jié)構(gòu)域的結(jié)合使 Akt 錨定至質(zhì)膜，使其通過 PDK1 (磷酸肌醇依賴性激酶-1) 磷酸化和激活。據(jù)報(bào)告,DNA-PK、CDC37 (細(xì)胞分裂周期-37)、HSP90 (熱休克蛋白-90KD) 和 PKC-Beta (蛋白激酶-C-Beta) 也可將 Akt 磷酸化。整合素還通過 FAK (焦點(diǎn)粘附激酶) 、樁蛋白和 ILK (整合素鏈接激酶) 激活 Akt。Akt 也可以在應(yīng)對各種細(xì)胞應(yīng)激源時被激活：如熱休克、紫外線照射、缺血（血液供應(yīng)減少)、缺氧（氧缺乏) 、低血糖癥（血液中葡萄糖含量異常低）和氧化應(yīng)激 。Akt 的活性受到 PTEN (磷酸酶和莫能菌素同系物) 、SHIP (含 SH2 的肌醇磷酸酶) 和 CTMP (羧基末端調(diào)節(jié)蛋白) (2-4) 的負(fù)調(diào)節(jié)。 

Akt 信號傳導(dǎo)在細(xì)胞中的作用 

Akt 在細(xì)胞中的作用眾多且各不相同，但它們都導(dǎo)致抗細(xì)胞凋亡或促細(xì)胞增殖效應(yīng)。Akt 的這些生理作用包括參與代謝、蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞凋亡通路、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)和細(xì)胞周期。 

下游底物的 Akt 磷酸化 

Akt 通過磷酸化各種下游底物來發(fā)揮其在細(xì)胞中的作用。Akt 的下游靶標(biāo)包括 BAD (細(xì)胞死亡的 BCL2 拮抗劑) 、半胱天冬酶-9、FKHR (叉頭轉(zhuǎn)錄因子)、GLUT (葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體)、 eNOS (一氧化氮合酶)、PFK2 (6-磷酸果糖-2-激酶)、PFK1（6-磷酸果糖激酶)、mTOR (哺乳動物雷帕霉素靶標(biāo))、IKK (I-κB激酶)、NF-KappaB (核因子-κB)、GSK3 (糖原合成酶激酶-3)、WNK1 (WNK 賴氨酸缺陷蛋白激酶-1)、PRAS40 (富脯氨酸 Akt 底物 40 kDa)、p47Phox、YAP (Yes 相關(guān)蛋白-1)、Htt (亨廷頓蛋白)、共濟(jì)失調(diào)蛋白、AR (雄激素受體)、ASK1 (凋亡信號調(diào)節(jié)激酶-1)、MDM2 (小鼠雙分鐘-2)、CREB (cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白)、p21CIP1 (細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑-P21)、p27KIP1 (環(huán)狀磷酸酯酶抑制劑-p27)、Chk1 (細(xì)胞周期蛋白磷酸激酶-1)、XIAP (X-3B) 抑制劑 (γ-病毒性白血病 1)、Raf1 (v-Raf1 小鼠白血病病毒癌基因同系物-1)、PDE3B (磷酸二酯酶 3B cGMP被抑制)、TSC (結(jié)節(jié)性硬化癥基因) 和 GABA(A)R (γ-氨基丁酸受體-A)(5)。 

Akt 通過磷酸化 BAD/BclXL復(fù)合物的 BAD 組分來抑制細(xì)胞凋亡 

Akt 通過磷酸化 BAD/BclXL (Bcl2 相關(guān)蛋白長同源異構(gòu)體) 復(fù)合物的 BAD 組分來抑制細(xì)胞凋亡。磷酸化 BAD 結(jié)合至 14-3-3 ，導(dǎo)致 BAD/BclXL 復(fù)合物解離并允許細(xì)胞存活。Akt 激活 IKK ，最終導(dǎo)致 NF-κB 激活和細(xì)胞存活。AKT 的其他直接靶標(biāo)是 FKHRL1 (哺乳動物轉(zhuǎn)錄因子-1 的叉頭相關(guān)家族) 的成員。在存在存活因子的情況下，Akt1 磷酸化 FKHRL1，導(dǎo)致 FKHRL1 與 14-3-3 蛋白結(jié)合并使其保留在細(xì)胞質(zhì)中。存活因子戒斷可導(dǎo)致 FKHRL1 去磷酸化、核易位和靶基因活化。在細(xì)胞核內(nèi)，FKHRL1 極可能通過誘導(dǎo)對細(xì)胞死亡至關(guān)重要的基因表達(dá)觸發(fā)凋亡，如 TNFSF6 (腫瘤壞死因子配體超家族成員-6) 基因。另一種值得注意的 Akt 底物是死亡蛋白酶 Caspase-9。半胱天冬酶-9 的磷酸化可通過直接抑制蛋白酶活性來減少細(xì)胞凋亡。Akt 還激活 TERT (端粒反轉(zhuǎn)錄酶) ，該轉(zhuǎn)錄酶負(fù)責(zé)端粒維護(hù)和 DNA 穩(wěn)定性。Akt 通過 eNOS 的激活與血管新生有關(guān)，該活化影響長期血管生長。Akt 可調(diào)節(jié)多種水平的葡萄糖代謝。它通過誘導(dǎo) GLUT1 和 GLUT3 的表達(dá)和 GLUT4 易位至質(zhì)膜上來增強(qiáng)胰島素反應(yīng)組織中的葡萄糖攝?。?/span>GLUT 可將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞中。Akt 還通過磷酸化和失活 GSK3 激活糖原合成，從而激活糖原合酶和細(xì)胞周期蛋白-D1。Akt 磷酸化在 Ser273 上的 PDE3B。在胰島素應(yīng)答中，這可激活 PDE3B ，從而調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)核苷酸的細(xì)胞內(nèi)水平。Akt 磷酸化和激活 PFK2，從而誘導(dǎo)糖酵解，而 PFK1 反過來活化。這些酶將果糖-6-磷酸鹽轉(zhuǎn)化為葡萄糖代謝中的關(guān)鍵步驟果糖-1,6-磷酸氫鹽。AKT 也可能參與營養(yǎng)依賴性 Thr-Ser 激酶 mTOR 的活化。mTOR 活化會導(dǎo)致核糖體蛋白 S6 激酶 p70S6K 的磷酸化。Akt 還磷酸化兩種腫瘤抑制基因 TSC1 和 TSC1，它們是 mTOR 通路的負(fù)調(diào)節(jié)子。TSC1 和 TSC1 磷酸化可抑制其抑制性活性，還可能靶向蛋白進(jìn)行降解。mTOR 的激活還會導(dǎo)致翻譯起始因子 eIF4E 抑制劑 eIF4EBP (真核生物啟動因子-4E 結(jié)合蛋白) 的磷酸化和失活。非磷酸化 PHASI 與 eIF4E (真核生物啟動因子-4E) 結(jié)合并抑制蛋白合成。Akt 還將 Ser159 上的 GAB2 (GRB2 相關(guān)結(jié)合蛋白-2) 磷酸化。Akt/PKB 磷酸化 Gab2 中的 Ser159，似乎能夠負(fù)調(diào)節(jié) ErbB 受體酪氨酸激酶對 GAC2 酪氨酸的磷酸化，但基本機(jī)制尚未解決 (6,7)。 

轉(zhuǎn)錄因子 CREB 可在 Ser133 被 Akt 直接磷酸化 

轉(zhuǎn)錄因子 CREB 可在 Ser133 被 Akt 直接磷酸化。這導(dǎo)致 CREB 對其共激活蛋白 CRB (crumbs) 的親和力增加。這種異源二聚體現(xiàn)在是一種有效轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)轉(zhuǎn)錄啟動子中含有 CRES (cAMP 反應(yīng)元件) 的基因，如抗凋亡基因 Bcl-2 和 MCP-1。Akt 還磷酸化兩個絲氨酸殘基 Ser210 和 Ser270 的 AR ，從而降低 AR 對 p21 啟動子上的活性。除了引起細(xì)胞周期進(jìn)程外，這還可通過 AR 的其他作用導(dǎo)致某些細(xì)胞類型的凋亡抑制。YAP 是另一種轉(zhuǎn)錄因子，其通過 Akt 磷酸化且具有重要作用，因?yàn)樗缓?Akt 共有序列。Akt 在 YAP 上磷酸化 Ser127 ，其導(dǎo)致與 14-3-3 蛋白、細(xì)胞核導(dǎo)出和細(xì)胞質(zhì)定位關(guān)聯(lián)。在 Thr145 上，Akt 也被證明直接磷酸化 P21。P21 是 Cip/Kip 系列 CDK 抑制劑的成員，它們可以抑制細(xì)胞周期，因此限制細(xì)胞增殖。p21 還可以介導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白-D1-CDK4/6 復(fù)合物的組裝和活性，從而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。P27 是 Kip 家族的另一種細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑。p27 可抑制 CDK2 和 CDK4/6 復(fù)合物，位于細(xì)胞核定位信號之中。NLS 通過核導(dǎo)入機(jī)制將蛋白靶向到細(xì)胞核，而這個 p27 區(qū)域的磷酸化導(dǎo)致細(xì)胞核排斥。14-3-3 蛋白結(jié)合磷酸化的 p27 并導(dǎo)致從細(xì)胞核主動導(dǎo)出。在細(xì)胞核中沒有 p27 的情況下，細(xì)胞周期蛋白 CDK 復(fù)合物形成并促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。 

Akt 還使 MDM2 磷酸化 

Akt 還使 MDM2 磷酸化。MDM2 在許多位點(diǎn)被磷酸化，其中僅兩個被識別。Ser166 被 Akt 磷酸化。MDM2 的 Akt 磷酸化允許其進(jìn)入細(xì)胞核，其中其靶向 p53 進(jìn)行降解 (8-11)。 

PRAS40 是 AKT 的 40 kDa 底物。活化的 AKT 將蘇氨酸246 上的 PRAS40 磷酸化，使 PRAS40 與 14-3 結(jié)合。AKT 和 PRAS40 是 PI3K 通路的組成部分。該通路在葡萄糖攝取、細(xì)胞生長和細(xì)胞凋亡抑制中發(fā)揮作用。然而，PRAS40 的精確功能尚不清楚，但有人假設(shè)其與含有 SH3 和 WW 結(jié)構(gòu)域的蛋白相互作用，并且可能改變這些蛋白的功能。Akt?在體外?和?體內(nèi)磷酸化 GABA(A)R，后者在哺乳動物大腦中是借到快速抑制性突觸傳遞的主要受體。Akt 介導(dǎo)的磷酸化增加了質(zhì)膜表面上 GABA(A)R 的數(shù)量，從而增加神經(jīng)元中受體介導(dǎo)的突觸傳遞。XIAP 是 Akt 的生理學(xué)底物。Akt 在絲氨酸 87 處與 XIAP 相互作用和磷酸化。Akt 磷酸化 XIAP 同時抑制其自動泛素化和順鉑誘導(dǎo)的泛素化。這些效應(yīng)降低了 XIAP 降解，而 XIAP 水平升高與順鉑刺激的半胱天冬酶-3 活性降低和程序性細(xì)胞死亡減少相關(guān)。Htt 也是 Akt 的底物，Akt 的 Htt 磷酸化對于介導(dǎo) IGF1 (胰島素樣生長因子-I) 的神經(jīng)保護(hù)作用至關(guān)重要。WNK1 是一種通過 PI3K 和 AKT 的胰島素信號傳導(dǎo)的生理學(xué)相關(guān)靶標(biāo)，它的起作用是胰島素刺激性有絲分裂發(fā)生的負(fù)調(diào)節(jié)劑 (12-14)。 

Akt 還磷酸化 Ataxin1 并調(diào)節(jié)神經(jīng)退行性 

Akt 還磷酸化 Ataxin1 并調(diào)節(jié)神經(jīng)退行性。14-3-3 蛋白通過結(jié)合并穩(wěn)定 Ataxin-1 來介導(dǎo) Ataxin-1 的神經(jīng)毒性，從而減緩其正常降解。Akt 還磷酸化 ASK1 絲氨酸 83 處的共有 Akt 位點(diǎn)，從而降低 ASK1 激酶活性。Akt 還與 JIP1 (JNK 相互作用蛋白-1) 染色體骨架相互作用，并抑制 JIP1 形成有效 JNK 信號傳導(dǎo)復(fù)合物的能力。Akt 與 JIP1 的結(jié)合具有同源異構(gòu)體特異性；與 JIP1 相互作用的是 Akt1 而不是 Akt2。因此，Akt 可抑制 JNK 信號傳導(dǎo)通路中的一個或多個步驟，具體取決于形成功能性 JNK 信號傳導(dǎo)模塊的組分的補(bǔ)充。Akt 介導(dǎo) PI3K 依賴性 p47Phox 磷酸化，這導(dǎo)致人中性粒細(xì)胞中的呼吸爆發(fā)活性。AKT 通過磷酸化、泛素化和核定位減少來削弱 Chk1，以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的基因組不穩(wěn)定性。Akt 及其上游調(diào)節(jié)因子在多種實(shí)體腫瘤和血液惡性腫瘤中不受調(diào)節(jié)，因此據(jù)認(rèn)為，Akt 通路是這些腫瘤具有生物侵襲性的關(guān)鍵決定因素，也是新型抗癌治療的主要潛在靶點(diǎn)。 

Akt 通路 

Akt/PKB 通路的關(guān)鍵靶標(biāo) 

Akt/PKB 有三種同工型?^[1] 

· AKT1/PKBα μ L 

· AKT2/ PKBβ 

· AKT3/PKBγ ? m 

Akt/PKB通路中的常見靶標(biāo)： 

三種同源物均具有氨基端普萊克斯特林同源（PH）結(jié)構(gòu)域、中央絲氨酸-蘇氨酸催化結(jié)構(gòu)域以及小羧基端調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域。PH 結(jié)構(gòu)域與磷脂酰肌醇-3,4-雙磷酸（PIP2）和磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3）結(jié)合，后者是 PI3K 的產(chǎn)物。這種結(jié)合使 Akt 定位到質(zhì)膜，在那里它被磷脂酰肌醇依賴性激酶 1（PDK1）磷酸化，磷酸化發(fā)生在催化域激活環(huán)的 Thr308 位。這種磷酸化導(dǎo)致激活。激活需要第二個位點(diǎn)（Ser473）的磷酸化。 

mTOR-rictor 復(fù)合物（mTORC2）是第二個磷酸化反應(yīng)的主要激酶，盡管其他激酶如 Ilk（整合素連接激酶）[2, 3]、PDK1 [4, 5]、DNA 依賴性蛋白激酶（DNA-PK）[6, 7] 和 ATM（共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變）[8] 也被發(fā)現(xiàn)。 

Akt/PKB 通路的異常激活或阻斷與腫瘤細(xì)胞的存活和增殖有關(guān)。因此，Akt 通路是抗癌藥物研發(fā)的一個吸引力的靶點(diǎn) [9]。抑制腫瘤的關(guān)鍵靶點(diǎn)包括PH域富含亮氨酸重復(fù)蛋白磷酸酶（PHLPP）、磷酸酶和 Tensin 同源物（PTEN）以及結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體（TSC）[10]。這些靶點(diǎn)在整個通路中的多個節(jié)點(diǎn)上提供抑制作用。PTEN 可去除 PIP3 的磷酸基，阻止 Akt 的激活。PHLPP1/PHLPP2 可負(fù)向調(diào)節(jié) PI3K，進(jìn)而調(diào)節(jié) Akt [10]。TSC1 和 TSC2 可被 Akt 激活，然后阻礙下游 mTOR [11]。 

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