AKT／PKB在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程的作用及其機(jī)制＊

PI3K－AKT／PKB細(xì)胞信號傳導(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，在生長因子刺激細(xì)胞生長過程中可見到AKT／PKB的活化和高表達(dá)。作為PI3KAKT／PKB信號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)，或通過信號偶聯(lián)而不依賴轉(zhuǎn)錄方式直接抑制凋亡發(fā)生［1］，同時它還參與了細(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“瀑布式”調(diào)控過程，通過多個通路對細(xì)胞的生長、增殖、分化及代謝進(jìn)行調(diào)控。

3 AKT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程的主要作用機(jī)制

3．1 參與抑制細(xì)胞凋亡 主要通過上調(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)胞凋亡的啟動者和效應(yīng)器，AKT通過使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可通過磷酸化凋亡調(diào)節(jié)通路中的重要調(diào)節(jié)因子來調(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 程［10－11］。 ⑧AKT通過磷酸化JNK／p38通路上游的3個激酶，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通過調(diào)控mTOR，刺激VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）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信號途徑能調(diào)節(jié)HIF－1α亞單位的水平，啟動控制細(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)胞活動性，進(jìn)而增加腫瘤細(xì)胞遷移能力［15］。

4 結(jié) 語 綜上所述，大量研究證明了PI3K－AKT／PKB細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，但AKT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程中的分子機(jī)制尚不明確，因此尚需進(jìn)一步深入研究。

［1］ Bijur GN，Jope RS．Rapid accumulation of AKT in mitochondria following phosphatidylinositol 3－kinase activation［J］．Neurochem，2003，87：1427－1435．

［2］ Banumathy G，Cairns P．Signaling pathways in renal cell carcinoma［J］．Cancer Biol Ther，2010，10（7）：658－664．

［3］ Testa JR，Tsichlis PN．AKT signaling in normal and malignant cells［J］．Oncogene，2005，24（50）：7391－7393．

［4］ 孫利強(qiáng)．細(xì)胞凋亡在心肌梗死中的研究進(jìn)展［D］．鄭州大學(xué)，2006．

［5］ 王 云．實(shí)驗(yàn)性大鼠急性心肌梗死心肌細(xì)胞凋亡及凋亡相關(guān)蛋白Bax、Bcl－2表達(dá)的研究［D］．廣西醫(yī)科大學(xué)，2003．

［6］ 尹瑞興，李佳荃，蔡 捷，等．血管內(nèi)皮生長因子對急性心肌梗死大鼠心肌細(xì)胞凋亡的影響［J］．中華老年醫(yī)學(xué)雜志，2003，22（2）：98－101．

［7］ Burnet A，Bonni A，Zigmond MJ，et al．Akt promotes cell suvival by phosphorylating and inhibiting a Forkhead transcription factor［J］．Cell，1999，96（6）：857－868．

［8］ 周 穎，王建賀，福 初．蛋白激酶B（PKB／Akt）的結(jié)構(gòu)、調(diào)控與功能［J］．生命的化學(xué)，2006，26（3）：226－228．

［9］ Altieri DC．Survivin，versatile modulation of cell division and opoptosis in cancer［J］．Oncogene，2003，22（53）：8581－8589．

［10］ 姚玲玲．Survivin對心肌細(xì)胞的杭凋亡作用及其機(jī)制的研究［D］．上海復(fù)旦大學(xué)，2007．

［11］ 王 霞，孫丹鳳，房靜遠(yuǎn)．mTOR（mammalian target of rapamycin）信號途徑與表觀遺傳關(guān)系的研究進(jìn)展［J］．遺傳，2006，28（12）：1585－1590．

［12］ Paul SA，Simons JW，Mabjeesh NJ．HIF at the crossroads between ischemia and carcinogenesis［J］．Cell Physiol，2004，200（1）：20－30．

［13］ Morbidelli L，Donnini S，Ziche M．Role of nitric oxide in the modulation of angiogenesis［J］．Curr Pharm Des，2003，9（7）：521－530．

［14］ Park CM，Park MJ，Kwak HJ，et al．Ionizing radiation enhances matrix metallop－roteinase－2Secretion and invasion of Glioma cells thorugh scr／epidemral gorwth factor receptor－mediated p38／Akt and phosphatidylinositol 3－kinase／Akt signaling pathways［J］．Cancer Res，2006，66（17）：8511－8519．

［15］ Grille SJ，Bellacosa A，Upson J，et al．The protein kinase AKT induces epithelial mesenchymal transition and promotes enhanced motility and invasiveness of squamous cell carcinoma lines［J］．Cancer Res，2003，63（9）：2172－2180．