蛋白激酶B(PKB/Akt)的结构、调控与功能

原癌基因编码的蛋白质丝/苏氨酸激酶PKB/Akt在细胞代谢、细胞存活、细胞周期调控、转录调控等多种生物学过程中发挥着重要作用。该文综述了PKB/Akt的结构、调控机制及功能。     

Akt/PKB抗凋亡机制与天然活性物质的抗肿瘤作用

Akt/PKB是调控细胞生存与凋亡的重要信号物质之一。它能够影响下游多种效应分子的活化状态,在细胞内发挥着抑制细胞凋亡、促进细胞增殖的作用,并同人类多种肿瘤的发生发展密切相关。天然活性物质能够通过抑制Akt/PKB通路、诱导细胞凋亡来发挥它们的抗肿瘤效应。对Akt/PKB与细胞凋亡关系的研究不但有利于理解细胞凋亡机制,还可以指导开发新型的抗癌活性物质。本文综述了Akt/PKB对细胞凋亡、存活的调节机制及天然活性物质通过PI3K/Akt信号通路抗肿瘤作用的研究进展。     

PI3K/Akt信号通路相关的生物学调控机制研究进展

PI3K/Akt信号通路是由酶联受体介导的信号转导通路,该通路不仅参与多种生长因子、细胞因子和细胞外基质等的信号转导,同时还参与细胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能的调节,特别是在细胞凋亡、细胞存活以及调控细胞糖代谢等方面具有重要作用。本研究综述了PI3K-Akt信号通路的结构组成、通路活化、通信过程、调控机制及其生物学功能等方面的研究进展,为进一步研究PI3K/Akt信号通路的生物学调控作用机制提供启示。     

过表达磷脂酶D3影响成肌细胞中Akt磷酸化水平

磷脂酶D(PLD)催化卵磷脂(Phosphatidylc holine,PC)水解产生胆碱(Choline)和磷脂酸(Phosphatidic acid,PA),其代谢产物参与调控细胞内许多生理和生化过程。在过表达磷脂酶D3(PLD3)的成肌细胞(C2C12细胞)中,研究了PLD3对胰岛素刺激后Akt通路激活的影响。研究结果表明,PLD3过表达细胞的Akt磷酸化水平比对照组低,并且不受胰岛素浓度变化的调控。虽然PLD3过表达细胞中Akt磷酸化水平随胰岛素刺激时间的延长而有所增加,但磷酸化总水平比对照组低。磷脂酶D抑制剂丁-1醇能够抑制对照组胰岛素刺激下Akt磷酸化,却不能抑制PLD3过表达细胞的Akt磷酸化,并且PLD3过表达细胞Akt磷酸化水平比对照组高6倍。用磷脂酸(PA)做刺激时,对照组的Akt磷酸化明显增加,而PLD3过表达细胞株的Akt磷酸化没有显著变化;用PA和胰岛素同时刺激时,PLD3过表达株和对照组的Akt磷酸化均比PA单独刺激时降低。这说明PLD3的过表达抑制成肌细胞内胰岛素信号的传导。     

Akt与细胞线粒体凋亡途径

在肿瘤和代谢性疾病的研究中,PI3K/Akt信号通路在线粒体功能调控中的作用日益受到重视,作为PI3K的主要下游靶蛋白,丝/苏氨酸蛋白激酶Akt在线粒体介导的内源性凋亡通路和糖酵解中发挥重要作用。本文就Akt与细胞线粒体凋亡途径的关系做一综述。     

前列腺癌雄激素受体和PI3K/Akt 信号通路相互作用研究进展

前列腺癌的发生、进展依赖于雄激素,因此去势手术成为治疗晚期前列腺癌的标准疗法。但是去势后大多前列腺癌最终将转化为雄激素非依赖性前列腺癌,甚至进展为激素难治性前列腺癌,使得肿瘤的进展不受低水平雄激素的影响。即使如此,大多数激素非依赖性前列腺癌,依然阳性表达雄激素受体。因而雄激素受体在前列腺癌发生发展中起着重要作用。而PI3K/Akt信号通路能够通过维持细胞生存、抑制细胞凋亡、促进细胞代谢及血管生成等促进前列腺癌进展。本综述旨在总结前人研究,阐述雄激素受体和PI3K/Akt信号通路之间相互作用关系。研究表明Akt信号通路能够正性或者负性调控AR蛋白表达、蛋白的稳定性及其转录活性,从而维持细胞的生存、代谢。而AR即可以通过基因转录途径抑制Akt活化又能通过非转录基因途径激活Akt及其下游蛋白。因此,AR和Akt信号通路相互协同促进前列腺癌的发生及其向雄激素非依赖性前列腺癌进展。     

连翘酯苷A通过Akt/Nrf2信号通路发挥抗脑缺血氧化损伤作用研究

目的:研究连翘酯苷A(Forsythiaside A,FA)对缺血再灌注引起的脑细胞损伤的保护作用及机制。方法:采用PC12细胞缺氧再复氧模型(OGD/R),细胞分组为正常组,模型组,FA处理组(1.25, 2.5和5μmol/L),测定细胞存活率、凋亡率、ROS、MDA以及抗氧化酶水平。采用Western blotting测定对Akt和Nrf2蛋白的影响,采用Akt抑制LY294002验证FA的调节作用。结果:FA能够有效抑制OGD/R引起的存活率下降和凋亡率增加,同时可以抑制细胞内ROS和MDA水平,升高细胞内抗氧化酶(SOD、GSH、GSH-Px和CAT)水平。FA处理能够增加Akt磷酸化水平以及Nrf2和其下游蛋白HO-1蛋白表达。进一步采用LY294002验证发现FA通过Akt调控Nrf2发挥抗氧化作用从而抑制脑细胞损伤。结论:FA能够抑制缺血再灌注引起的脑细胞损伤,其作用机制可能是通过促进Akt磷酸化,调控Nrf2下游抗氧蛋白酶表达,抑制氧化应激,从而保护脑细胞。     

前列腺癌雄激素受体和PI3K/Akt信号通路相互作用研究进展

前列腺癌的发生、进展依赖于雄激素,因此去势手术成为治疗晚期前列腺癌的标准疗法。但是去势后大多前列腺癌最终将转化为雄激素非依赖性前列腺癌,甚至进展为激素难治性前列腺癌,使得肿瘤的进展不受低水平雄激素的影响。即使如此,大多数激素非依赖性前列腺癌,依然阳性表达雄激素受体。因而雄激素受体在前列腺癌发生发展中起着重要作用。而PI3K/Akt信号通路能够通过维持细胞生存、抑制细胞凋亡、促进细胞代谢及血管生成等促进前列腺癌进展。本综述旨在总结前人研究,阐述雄激素受体和PI3K/Akt信号通路之间相互作用关系。研究表明Akt信号通路能够正性或者负性调控AR蛋白表达、蛋白的稳定性及其转录活性,从而维持细胞的生存、代谢。而AR即可以通过基因转录途径抑制Akt活化又能通过非转录基因途径激活Akt及其下游蛋白。因此,AR和Akt信号通路相互协同促进前列腺癌的发生及其向雄激素非依赖性前列腺癌进展。     

PI3K/Akt信号通路调控胚胎干细胞的自我更新和多向分化潜能的研究进展

磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)及其下游靶点蛋白激酶B(protein kinase B,Akt/PKB)可被细胞内外一系列信号所激活,在增殖、分化、凋亡等多种细胞生物学功能的调节过程中,起着非常重要的关键信号分子的作用。近年来研究显示,I型PI3K和其下游分子Akt/PKB所组成的信号通路与胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES细胞)自我更新和多向分化潜能的维持密切相关。深入研究ES细胞自我更新和多向分化潜能的维持及其分子机制,是其应用于细胞替代治疗、再生医学和组织工程的基础。本文着重对PI3K/Akt信号通路调控ES细胞自我更新和多向分化潜能的研究进展进行综述。     

Prosaposin对细胞增殖和凋亡的调控及其分子机制

为研究鞘脂激活蛋白原(Prosaposin)对细胞增殖、细胞凋亡的调控及其可能的分子机制, 以pcDNA3.1 in NIH3T3阴性对照细胞株和过表达prosaposin的Psap-Myc in NIH3T3细胞株为模型, 噻唑蓝(MTT)比色法检测prosaposin对细胞增殖的影响; Annexin V联合碘化丙啶(Propidium iodide, PI)法检测血清饥饿状态下prosaposin对细胞凋亡的影响; Western blotting检测PI3K/Akt信号通路中蛋白磷酸化水平的变化; Real-time PCR检测PI3K/Akt信号通路下游靶分子表达水平的改变。结果表明prosaposin可活化PI3K/Akt信号通路, 提高Akt^Ser473的磷酸化水平, 抑制细胞周期抑制基因P27^KIP1的表达, 上调细胞周期蛋白Cyclin D1的表达, 促进细胞周期从G1→S期进展; 诱导survival基因cIAP1、cIAP2的表达, 促进细胞存活。这些结果提示, prosaposin对细胞增殖和凋亡的调控可能是通过PI3K/Akt信号通路及其下游靶分子进行的。     

细胞凋亡与缺氧缺血性脑损伤

缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage,HIBD)是围生期新生儿死亡和神经发育障碍的主要原因之一。众多研究表明,细胞凋亡与缺氧缺血性脑损伤的发生密切相关,它是一个多因子介导、多信号调控的细胞生理或病理反应,包括线粒体细胞的凋亡、死亡受体介导的细胞凋亡、PI3K/Akt/mTOR信号通路相关的细胞凋亡、p53介导的细胞凋亡、氧化应激反应介导的细胞凋亡等,但其具体的调控机制尚不十分清楚。     

Akt1基因沉默降低小鼠乳腺癌细胞的肺转移能力

Akt1是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,参与调节细胞的代谢、生长和发育。作为一种原癌基因,Akt1在许多人类肿瘤中表达显著增高,促进肿瘤转移;但也有研究表明,Akt1的活化可抑制乳腺癌细胞的侵袭和转移。为了深入探讨Akt1在肿瘤发生发展过程中的作用,采用RNA干扰技术沉默了高转移小鼠乳腺癌细胞4T1中Akt1的表达。MTT法检测发现,Akt1沉默不影响4T1细胞的增殖能力;Transwell法检测证明,Akt1沉默可降低4T1细胞的迁移能力。与以上结果相一致,Akt1沉默不影响乳腺癌形成原位瘤的能力,但显著降低其体内肺转移能力。结果表明,Akt1在小鼠乳腺癌细胞转移过程中发挥重要作用,并提示Akt1可能成为乳腺癌治疗的靶点。     

ADAM17通过EGFR-PI3K/Akt/p27通路调控前列腺癌细胞增殖

ADAM17是金属蛋白酶家族(ADAMs)成员之一,研究发现ADAM17可以通过水解细胞表面蛋白的胞外结构域导致肿瘤细胞的增殖和转移.本课题前期研究结果显示,与LNCap细胞相比,ADAM17在DU145细胞中高表达,且与细胞增殖相关.为了研究ADAM17与前列腺癌细胞增殖相关基因p27表达的关系及调控机制,我们采用RNAi技术下调ADAM17的表达,加入PMA(一种ADAM17的激活剂)上调ADAM17的表达,通过细胞计数和CCK-8方法检测细胞增殖,RT-PCR检测p27mRNA的表达,Western印迹检测ADAM17的表达;进一步阻断EGFR和PI3K/Akt信号转导,RT-PCR方法检测p27mRNA的表达,Western印迹检测ADAM17、EGFR、pEGFR、Akt和pAkt的表达.结果显示ADAM17的表达与前列腺癌细胞的增殖呈正相关(P0.05);p27mRNA的表达与ADAM17的表达呈负相关(P0.05);分别阻断EGFR和PI3K/Akt信号转导通路,同时使ADAM17表达增加,与对照组(单独PMA处理组)相比,p27mRNA的表达均增加(P0.05).提示ADAM17调控前列腺癌细胞增殖相关基因p27表达是通过EGFR-PI3K/Akt信号通路实现的.     

肠道病毒A71型致人扁桃体上皮细胞系UT-SCC-60B凋亡和S期阻滞的研究

肠道病毒A71型(Enterovirus A71,EV-A71)是手足口病的重要病原体,为研究EV-A71感染人扁桃体上皮细胞后对细胞凋亡和细胞周期的影响,确定ERK1/2、JNK1/2、PI3K/Akt和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase)的作用,本文以人扁桃体上皮细胞系UT-SCC-60B为细胞模型,CCK-8试剂盒检测EV-A71对UT-SCC-60B的抑制率、流式细胞仪检测EV-A71感染组和抑制剂处理组的凋亡和细胞周期、Caspase活力检测试剂盒测定Caspase-3,Caspase-8,Caspase-9活力。EV-A71以感染剂量和感染时间依赖方式抑制UT-SCC-60B增殖;EV-A71感染致UT-SCC-60B发生细胞凋亡,抑制ERK1/2、JNK1/2和PI3K/Akt能够降低UT-SCC-60B细胞凋亡比例;EV-A71感染UT-SCC-60B后发生S期阻滞,抑制ERK1/2、JNK1/2、PI3K/Akt和Caspase阻止UT-SCC-60B发生S期阻滞;EV-A71感染UT-SCC-60B能够活化Caspase-3,Caspase-8,Caspase-9且ERK1/2、JNK1/2和PI3K/Akt调控Caspase-3,Caspase-8,Caspase-9活力。因此,EV-A71能够导致人扁桃体上皮细胞UT-SCC-60B发生凋亡和S期阻滞,并且ERK1/2、JNK1/2、PI3K/Akt和Caspase参与凋亡和S期阻滞的调控。     

肿瘤抑制因子Hamartin和Tuberin信号调控机制

结节硬化复合症由tscl、tsc2基因突变引起,这2个基因分别编码hamartin和tuberin,它们均为肿瘤抑制因子,在细胞生长和增殖过程中起关键性的调节作用。生长因子刺激的PI3K／Akt信号通路通过磷酸化tuberin,调控下游效应因子功能,最终影响细胞的生长和增殖。现对hamartin和tuberin信号调控机制的最新进展进行综述,并展望其发展趋势。     

谷氨酰胺激活PI3K/Akt信号通路促进痘苗病毒复制

谷氨酰胺(glutamine,Gln)在细胞生长和代谢过程中起重要作用,能够激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)/哺乳动物雷帕霉素蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)信号通路。多种病毒能通过PI3K/Akt信号通路维持细胞生存和抑制细胞凋亡,维持病毒的感染。为了探讨Gln在痘苗病毒(vaccinia virus strain western reserve,WR)感染人肺癌细胞A549过程中的调控作用及其潜在机制,该文通过蛋白免疫印迹(Western blot)检测PI3K/Akt信号通路蛋白质磷酸化水平,流式细胞术检测细胞阳性率,结晶紫染色检测WR滴度,实时定量PCR(quantitative Real-time PCR,q PCR)检测WR基因E3L和A46R m RNA水平。结果显示,Gln处理后PI3K/Akt信号通路蛋白质磷酸化水平显著升高。抑制PI3K/Akt信号通路后,细胞阳性率显著降低(P0.05),WR滴度显著降低(P0.05),WR基因E3L和A46R m RNA水平显著降低(P0.05)。该研究结果表明,Gln通过激活PI3K/Akt信号通路从而促进A549细胞中WR的复制。     

PI3K/Akt在C2C12肌细胞生脂转分化中的作用

本研究的主要目的在于探明PI3K/Akt通路在肌细胞生脂转分化中的调控作用.试验培养并诱导C2C12肌细胞生脂转分化,同时使用抑制剂Wortmannin处理细胞抑制PI3K的激活,或者使用特异性siR NA转染沉默细胞内源PI3K基因的表达,观察其对肌细胞生脂转分化的影响.结果表明,随着C2C12细胞的生脂转分化,PI3K蛋白(P55亚基和P85亚基)和其下游效应分子Akt的磷酸化水平,在转分化前期提高而在转分化后期明显降低.使用Wortmannin处理细胞能够有效抑制PI3K/Akt激活,这导致C2C12细胞的生脂转分化明显受到抑制,细胞内脂肪生成量显著降低,生脂基因PPARγ、C/EBPα、FABP4和FATP1的表达水平均显著下调.使用特异性siR NA转染细胞显著下调PI3K基因表达水平和蛋白质含量,同样明显抑制了C2C12细胞的生脂转分化.此外,在转分化过程中抑制PI3K/Akt的活性和表达还激活了Caspase-3并导致细胞凋亡.综合上述结果可以确认PI3K/Akt的正常表达和激活是肌细胞生脂转分化必不可少的.     

PBK/TOPK在乳腺癌细胞中介导MEK非依赖性ERK激活中作用机制分析

该文探讨了乳腺癌细胞中表皮生长因子(EGF)介导的MEK非依赖性ERK激活通路。Western blot检测EGF刺激下,siRNA抑制MEK1/2后的T47D细胞的p-ERK水平,以验证T47D细胞中存在EGF介导的MEK非依赖性ERK激活的通路。接着使用可能参与MEK非依赖性ERK激活的激酶的小分子抑制剂抑制相关激酶(AC、PKC、Src、PI3K、PDK1和Akt)活性后,检测T47D细胞EGF介导ERK的磷酸化水平。siRNA抑制MEK1/2表达后,T47D细胞在EGF刺激后的仍保留部分p-ERK,即在T47D细胞中,存在EGF介导的MEK非依赖性的ERK磷酸化通路。小分子抑制剂抑制AC、PKC、Src对MEK非依赖性ERK激活途径影响不大。而使用小分子抑制剂抑制PI3K、PDK1和Akt后,ERK的磷酸化水平显著降低,提示PI3K/Akt通路下游的激酶参与T47D中EGF介导的MEK非依赖性ERK激活途径。siRNA干扰PI3K/Akt通路下游PBK/TOPK后并使用U0126抑制MEK功能后,几乎检测不到p-ERK,提示PBK/TOPK参与T47D细胞中EGF介导的MEK非依赖性ERK激活途径。乳腺癌抗雌激素药物耐药株T47D细胞存在EGF介导的MEK非依赖性ERK激活途径,且该途径受PI3K/Akt下游的PBK/TOPK调控。     

环境因素对人类疾病调控作用机制研究

为了探索环境因素对人类疾病调控作用机制, 研究植物提取物二十碳烯酸对人食管癌细胞(EC56细胞)PI3K-Akt信号通路调控基因表达水平的影响, 分别给予EC56细胞 0.2,0.8,1.6 mg·L-1 二十碳烯酸 和5-FU培养48 h。用流式细胞仪检测EC56细胞凋亡率; 用酶联免疫吸附法(ELISA法)检测EC56细胞中脑源性神经营养因子(BDNF)、酪氨酸激酶受体B(TrkB)、粘着斑激酶(FAK)、蛋白激酶(Akt)表达水平。结果发现, 给予EC56细胞 二十碳烯酸和5-FU培养48 h, 细胞凋亡率为15.46%, 21.52%, 23.13%和18.34, 与对照组比较, 细胞凋亡率有显著性差异(P<0.01); BDNF、TrkB水平比对照组分别降低了22.76%, 43.90%, 56.91%, 40.65%和22.59%, 43.49%, 67.76%, 49.28%( P<0.01); FAK和Akt水平比对照组分别降低了14.34%, 36.49%, 50.7%, 49.7% 和15.11%, 24.99%, 32.71%, 20.84%。结果提示, 植物提取物二十碳烯酸对EC56细胞增殖具有明显的抑制作用,其作用机制与PI3K-Akt信号转道通路中调控基因TrkB、BDNF、FAK和Akt表达水平下调和抑制EC56细胞分裂周期有关。实验结果为充分利用自然环境资源, 协调生态环境平衡, 提高人类身心健康研究提供了参考依据。      

mTOR的研究进展

mTOR(mammaliantargetofrapamycin)是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在感受营养信号、调节细胞生长与增殖中起着关键性的作用。mTOR可磷酸化p70S6K和4E-BP1,促进蛋白质合成。mTOR的活性受氨基酸尤其是亮氨酸浓度的调节,生长因子及能量水平也能通过AMPK调节mTOR活性。PI3K/Akt和Akt/TSC1-TSC2两条信号通路都可调控mTOR活性,进而调节细胞的生长与增殖。mTOR信号通路的异常会导致肿瘤的发生,可以针对mTOR研制出治疗肿瘤的靶向药物。