蛋白激酶B與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

胡殿宇，楊少龍

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)是1991年由Coffer等三個課題組以不同方法發(fā)現(xiàn)的一個新的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase，AKT)，其分子量為60Kda，因其激酶活性區(qū)的氨基酸組成與蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)和蛋白激酶 C(protein kinase C，PKC)高度同源而得名［1］。研究表明，PKB能夠磷酸化絲氨酸/蘇氨酸，是絲氨酸/蘇氨酸激酶的中心信號傳導(dǎo)分子，在磷脂酰肌醇3(羥基)激酶(PI3K)等信號傳導(dǎo)中起著關(guān)鍵作用。在多種細(xì)胞中，PKB發(fā)揮抗凋亡信號激酶的作用，在細(xì)胞存活、細(xì)胞增殖和遷移、細(xì)胞代謝、細(xì)胞凋亡等方面扮演著重要角色。此外，PKB還參與某些生長因子或淋巴因子誘導(dǎo)的靶細(xì)胞應(yīng)答，影響胞內(nèi)糖類的轉(zhuǎn)運(yùn)、糖原的合成及蛋白質(zhì)的合成，并具有抑制細(xì)胞凋亡等作用。研究表明，PKB是維持機(jī)體正常生命活動的一個重要調(diào)節(jié)因子［2］。

PKB與腫瘤關(guān)系的研究是近年來腫瘤分子生物學(xué)研究的熱點之一。在人類的一些惡性腫瘤中，PKB信號傳導(dǎo)通路經(jīng)常出現(xiàn)異常。周曉東等［3］研究了PKB在胃癌中的表達(dá)、活化情況及其與血管內(nèi)皮生長因子C(VEGF－C)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PKB的磷酸化可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，VEGFC在其中發(fā)揮著重要的介導(dǎo)作用，提示PKB與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。此外，作為一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，PKB還參與結(jié)腸癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌和肺癌等多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展［4，5］。本文圍繞 PKB 蛋白的結(jié)構(gòu)、功能特征、與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期的關(guān)系以及在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的調(diào)控作用綜述如下。

1 PKB蛋白的結(jié)構(gòu)特征及功能

PKB蛋白約由480個氨基酸組成，包括氨基端的PH結(jié)構(gòu)域、中間的激酶區(qū)和羧基端的尾部三部分。PH結(jié)構(gòu)域是PKB的N－端調(diào)控區(qū)的主要組成部分，大約由100個氨基酸組成，其結(jié)構(gòu)與其他能結(jié)合3－磷脂酰肌醇的信號傳導(dǎo)分子的PH域有高度的相似性［6］，故PH域可調(diào)節(jié)PKB與3－磷脂酰肌醇的結(jié)合，促進(jìn)PKB分子向質(zhì)膜移位而被活化，所以PH域也稱為PH功能區(qū);激酶活性區(qū)位于中部，與PKA和PKC的活性區(qū)高度相似，此區(qū)域內(nèi)含有兩個關(guān)鍵性磷酸化位點Thr308和Ser473。生長因子和其他胞外刺激導(dǎo)致Thr308和Ser473位點的磷酸化是活化PKB所必需的［7］。C－端尾部區(qū)(氨基酸殘基412～480)的功能目前尚不清楚。

2 與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期、腫瘤血管生成及腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

2.1 與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

細(xì)胞凋亡是機(jī)體細(xì)胞在正常生理或病理狀態(tài)下發(fā)生的一種自發(fā)的、程序化的死亡過程，它的發(fā)生受到機(jī)體的嚴(yán)密調(diào)控。目前研究發(fā)現(xiàn)，PKB可通過抑制細(xì)胞凋亡而促進(jìn)細(xì)胞增殖，與人類許多腫瘤的發(fā)生有關(guān)。PKB抑制細(xì)胞凋亡主要是通過對直接參與凋亡途徑的底物的磷酸化而實現(xiàn)。PKB可使Bcl－2家組成員 BAD、BAX的 Ser184位點、半胱天冬酶caspase－9 Ser196位點、Par－4等磷酸化而失活，從而使他們不能發(fā)揮促凋亡作用［8］。還能磷酸化轉(zhuǎn)錄因子Forkhead家族成員FKHR，通過抑制FKHR的核轉(zhuǎn)位以及FKHR的基因靶點BIM和FAS配體的激活而抑制凋亡。此外，PKB還能通過對NF－kB和P53的間接作用影響細(xì)胞存活，PKB通過磷酸化激活I(lǐng)kB激酶(IKK)導(dǎo)致NF－kB的抑制劑IkB的降解，使NF－kB從細(xì)胞質(zhì)中釋放出來進(jìn)行核轉(zhuǎn)位，激活其靶基因而促進(jìn)細(xì)胞的存活。最近發(fā)現(xiàn)，PKB能通過磷酸化P53結(jié)合蛋白MDM2影響P53的活性，磷酸化的MDM2轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核與P53結(jié)合，通過增加P53蛋白的降解而影響細(xì)胞存活［9］。

2.2 與細(xì)胞周期的關(guān)系

PKB可促進(jìn)細(xì)胞周期中G1→S期的進(jìn)展［10］。細(xì)胞通過G1/S轉(zhuǎn)換點受Rb蛋白的調(diào)控，Rb蛋白可抑制許多G1→S轉(zhuǎn)換過程中所需基因的轉(zhuǎn)錄。Rb蛋白可被周期素依賴性激酶(cyclins－dependent kinases，CDKs)磷酸化而失活，細(xì)胞周期素(cyclin)可激活CDKs，抑制性蛋白如 P21CIP1和 P27KIP1對 CDKs發(fā)揮負(fù)性調(diào)節(jié)。PKB信號傳導(dǎo)通路對Rb蛋白磷酸化的調(diào)控是通過控制細(xì)胞周期素D、P27KIP1和P21CIP1等的表達(dá)或活性而實現(xiàn)。研究表明，PKB可通過磷酸化P21CIP1和 P27KIP1、增加 Cyclin轉(zhuǎn)錄等作用調(diào)控CDKs，使Rb蛋白失活，從而促進(jìn)細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，加速細(xì)胞周期進(jìn)程［11］。

2.3 與腫瘤血管生成的關(guān)系

PKB可直接磷酸化和活化內(nèi)皮型一氧化氮合酶(Endothelialnitric oxide synthase，eNOS)［12，13］，，活化的PKB可以和eNOS共定位于細(xì)胞膜，促進(jìn)新生血管的形成和VEGF導(dǎo)致的細(xì)胞遷移。eNOS是心血管穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)因子，它可以被PKB磷酸化絲氨酸－1177位點而活化，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮(NO)［12］。PI3K －PKB －eNOS信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被激活可產(chǎn)生大量NO［13］，NO在調(diào)節(jié)血管張力、血管重塑、內(nèi)皮生長和血管生成中起著至關(guān)重要的作用，PKB位于此通路的中心環(huán)節(jié)。Angiopoietin1(ANG1)是一種促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分化和血管新生的重要的血管生成因子，ANG1可以通過激活PI3K/PKB的途徑防止內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，還可以激活eNOS［14］。血管內(nèi)皮生長因子可以誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮(NO);釋放的NO可上調(diào)某些細(xì)胞血管內(nèi)皮生長因子mRNA的表達(dá)，增強(qiáng)血管內(nèi)皮生長因子的合成。內(nèi)源性NO和VEGF之間的良性互動，共同促進(jìn)血管的生成［15］。血管生成與腫瘤的發(fā)生、生長、轉(zhuǎn)移、分期密切相關(guān)，參與腫瘤血管生成的因子中VEGF作用最強(qiáng)。eNOS、HIF等對VEGF起調(diào)節(jié)作用的眾多因子均與PKB活化密切相關(guān)，PKB可能是調(diào)控VEGF表達(dá)通路中的關(guān)鍵蛋白，打斷和抑制PKB通路，有可能抑制腫瘤血管的生成。有研究顯示，PKB在VEGF誘導(dǎo)的促血管生成作用中起著重要的調(diào)節(jié)作用［16－18］，周曉東［19］等研究表明，pAkt蛋白可能促進(jìn)胃癌的血管新生［19］。

2.4 與腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為，是一個多環(huán)節(jié)、多因素、多基因參與的復(fù)雜過程，也是臨床絕大多數(shù)腫瘤患者致死的原因，因此研究腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移具有十分重要的臨床意義。近年來研究表明PI3K/AKT信號通路在生長性的細(xì)胞遷移和癌細(xì)胞遷移中均發(fā)揮著重要作用，可促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移與侵襲［20］。在哺乳類細(xì)胞中，PI3K/AKT信號通路通過其下游的效應(yīng)因子如Rho，Racl和cdc42使細(xì)胞骨架重排，調(diào)節(jié)褶皺運(yùn)動、細(xì)胞運(yùn)動和細(xì)胞蔓延。PI3K/AKT信號通路還可通過多種途徑上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶 2(matrix me tall oproteinase 2，MMP2)，促進(jìn)細(xì)胞侵襲［21］。研究表明，PI3K/AKT 通路的活化使腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力增強(qiáng)，PI3K/AKT通路抑制，可抑制細(xì)胞遷移與侵襲［11］。Kobavashi等［22］研究提示pAKtser473蛋白的高表達(dá)可能參與促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。王艷麗［23］等研究提示抑制此信號通路可以抑制胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、侵襲能力。這些研究結(jié)果均表明PKB與腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移相關(guān)。

3 展望

PKB通路不僅與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡等過程有著密切的聯(lián)系，而且在正常組織中也處于活化狀態(tài)。用各種手段抑制該通路的一個或幾個節(jié)點可能會對腫瘤的治療有一定的效果，但是也可能帶來一系列副作用。精準(zhǔn)的調(diào)控PKB通路，在抑制和治療腫瘤的同時，盡量減少其副作用甚至不產(chǎn)生副作用，將是進(jìn)一步研究的重要課題。

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