丝氨酸/苏氨酸激酶 Akt（又称作蛋白激酶 B 或 PKB）作为一种原癌基因，已经成为医学界主要的关注热点，这是因为它在调控各种不同细胞功能（包括代谢、生长、增殖、存活、转录以及蛋白质合成）方面发挥重要作用。能够激活 Akt 信号级联放大的因子，包括受体酪氨酸激酶、整合素、B 细胞和 T 细胞受体、细胞因子受体、G 蛋白偶联受体，以及其他能够通过磷脂酰肌醇三激酶 (PI3K) 诱发三磷酸 (3,4,5) 磷脂酰肌醇 (PIP3) 生成的刺激。这些脂质可作为具有普列克底物蛋白同源性 (PH) 结构域的蛋白质膜的停泊位点，其中包括 Akt 及其上游激活剂 PDK1。膜上的 PDK1 在 AKt 的苏氨酸 308 位点将其磷酸化，导致 Akt 的部分激活。丝氨酸 473 位点被 mTORC2 磷酸化，可激发 Akt 的完全的酶活性。PI3K 相关激酶 (PIKK) 家族成员，包括 DNA-PK，也同样能在 Akt 丝氨酸 473 位点将其磷酸化。Akt 可被蛋白磷酸酶 2A (PP2A) 以及 PH-结构域富含亮氨酸-重复-包含蛋白磷酸酶 (PHLPP1/2) 去磷酸化。另外，抑癌基因磷酸酶和张力蛋白同源蛋白 (PTEN)，也通过去磷酸化 PIP3 抑制 Akt 活性。
一、AKT 的背景
AKT 是一类 AGC 家族的丝氨酸/苏氨酸激酶，其主要具有 3 个结构域：PH 结构域（对 PIP3 有亲和力，因此对于和胞膜的结合至关重要）；催化结构域；调节结构域。Thr308 和 Ser473 分别位于后两个结构域上，PH 和催化结构域在不同的 Akt 异构体中都是相对比较保守的。哺乳动物中 AKT 有 3 种主要的异构体：Akt1，2，3。Akt1 在组织中有广泛的表达，Akt2 主要在肌肉和脂肪细胞里表达。Akt3 主要在睾丸和脑中表达。随着研究的深入，还发现了一个在疏水结构域存在截短形式的剪切可变体 Akt3-(γ1)，Akt 的磷酸化底物众多，但一般在底物的磷酸化（丝/苏氨酸，S/T）位点附近都有一个保守的基序（motif）序列：R-X-R-X-X-S*/T*，其中 R 代表精氨酸，X 代表任意氨基酸。基于这种保守性，那么借助于这样的 Motif 抗体就为系统地研究 Akt 下游信号通路提供了帮助。
二、PI3K 的活化
PI3K 可分为 3 类，其结构与功能各异。其中研究最广泛的为 I 类 PI3K, 此类 PI3K 为异源二聚体，由一个调节亚基和一个催化亚基组成。调节亚基含有 SH2 和 SH3 结构域，与含有相应结合位点的靶蛋白相作用。该亚基通常称为 p85, 参考于第一个被发现的亚型 (isotype), 然而目前已知的 6 种调节亚基，大小从 50 至 110kDa 不等。催化亚基有 4 种，即 p110α, β,δ,γ，而δ仅限于白细胞，其余则广泛分布于各种细胞中。
PI3K 的活化很大程度上参与到靠近其质膜内侧的底物。多种生长因子和信号传导复合物，包括成纤维细胞生长因子 (FGF)、血管内皮生长因子 (VEGF)、人生长因子 (HGF)、血管位蛋白 I(Ang1) 和胰岛素都能启始 PI3K 的激活过程。这些因子激活受体酪氨酸激酶 (RTK)，从而引起自磷酸化。受体上磷酸化的残基为异源二聚化的 PI3Kp85 亚基提供了一个停泊位点 (docking site)。然而在某些情况下，受体磷酸化则会介导募集一个接头蛋白 (adaptor protein)。比如，当胰岛素激活其受体后，则必须募集一个胰岛素受体底物蛋白 (IRS)，来促进 PI3K 的结合。相似的，当整连蛋白 integrin(非 RTK) 被激活后，粘着斑激酶 (FAK) 则作为接头蛋白，将 PI3K 通过其 p85 停泊。但在以上各情形下，p85 亚基的 SH2 和 SH3 结构域均在一个磷酸化位点与接头蛋白结合。PI3K 募集到活化的受体后，起始多种 PI 中间体的磷酸化。与癌肿尤其相关的 PI3K 转化 PIP2 为 PIP3。
三、相关蛋白或基因
1. PI3K
Phosphatidylinositide 3-kinases，是一种胞内磷脂酰肌醇激酶。由调节亚基 p85 和催化亚基 p110 构成。与 v．sre 和 v．ras 等癌基因的产物相关。PI3K 本身具有丝氨酸/苏氨酸 (Ser/Thr) 激酶的活性，也具有磷脂酰肌醇激酶的活性。
2. Akt
又称 PKB（protein kinase B）。是一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶，在多种细胞生长过程中发挥关键作用，如葡萄糖代谢、凋亡、细胞增殖、转录和细胞迁移。Akt 的 Ser473 可以被 PDK1 磷酸化。PKB 与 PKA 和 PKC 均有很高的同源性，该激酶被证明是反转录病毒安基因 v-akt 的编码产物，故又称 Akt。
3. mTOR
Mammalian target of rapamycin。mTOR 与其它蛋白质结合，形成两种不同蛋白质复合物，mTOR 复合物 1（mTORC1，）和 mTOR 复合物 2（mTORC2），它们调节不同的细胞过程。mTORC1 由 mTOR、mTOR 调节相关蛋白 Raptor、MLST8 和非核心组分 PRAS40、DEPTOR 组成。mTORC2 由 mTOR、mTOR 帕霉素不敏感伴侣 RICTOR、MLST8 和 mSIN1 组成。两种复合物定位于不同的亚细胞区室，影响它们的活化和功能。
4. AMPK
Adenosine 5『-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，即 AMP 依赖的蛋白激酶。AMPK 是由α（α1，α2），β（β1，β2）和γ（γ1，γ2，γ3）亚基形成的异三聚体蛋白复合物。虽然在大多数细胞中表达的最常见的是α1，β1 和γ1，但是已经证明α2，β2，γ2 和γ3 也在心肌和骨骼肌中表达。AMPK 的激活：体内 AMP/ATP 比例的升高能激活 AMPK；LKB1 去磷酸化 AMPK 在苏氨酸 172α环位点；CAMKK2 作用在苏氨酸 172 的α环。
5. GSK-3
Glycogen synthase kinase 3，糖原合成酶 3。是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在哺乳动物中，GSK-3 由两个已知的基因 GSK-3α（GSK3A）和 GSK-3β（GSK3B）编码。 GSK-3 涉及许多疾病，包括 II 型糖尿病（2 型糖尿病）、阿尔茨海默氏病、炎症、癌症和双相性精神障碍。GSK-3 通过磷酸化其靶底物上的丝氨酸或苏氨酸残基而发挥功能。
6. PDK-1
3-phosphoinositide dependent protein kinase-1。对于激活 AKT / PKB 和许多其它 AGC 激酶（包括 PKC，S6K，SGK）是至关重要的。
7. CK2
Casein kinase 2，酪蛋白激酶 2。CK2 是丝氨酸/苏氨酸选择性蛋白激酶，其是两个α亚基和两个β亚基的四聚体。CK2 参与细胞周期控制，DNA 修复，调节昼夜节律和其它细胞过程。
8. DNA-PK
DNA-dependent protein kinase，DNA 依赖性蛋白激酶。DNA-PK 是由 3 个亚基组成的丝/苏氨酸蛋白激酶，属于 PIKK 家族成员，DNA 损伤的分子传感器。它参与用于 DSB（DNA 双链断裂）修复和 V（D）J 重组的 NHEJ（非同源末端连接）。
9. eNOS
Endothelin nictric oxide synthase，内皮型一氧化氮合成酶。一氧化氮合酶有三个亚型，包括神经型一氧化氮合酶（nNOS）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和内皮型一氧化氮合酶（eNOS）。eNOS 是钙依赖蛋白酶，维持血管的生理功能如血管张力和括约肌松弛等。eNOS 是内皮功能完整标志之一，eNOS 催化合成微量的 NO，能起到保持内皮细胞表面光滑完整，防止血栓形成作用。
10. MELK
Maternal embryonic leucine zipper kinase，母体胚胎亮氨酸拉链激酶。Snfl/AMPK 家族中一个独特成员，是一种周期依赖性激酶。研究显示 MELK 与 CDC25B 相互作用。
11. S6 Kinase
S6 激酶。RSK（ribosomal s6 kinase，核糖体 s6 激酶）家族成员，参与信号转导。RSK 有两个亚家族，p90rsk（也称为 MAPK 激活蛋白激酶-1，MAPKAP-K1）和 p70rsk（也称为 S6-H1 激酶或简称 S6 激酶）。S6 激酶有两种哺乳动物同源物：S6K1 和 S6K2。
12. PI4K
Phosphatidylinositol 4-kinase，磷脂酰肌醇 4-激酶。其催化磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸酯生物合成中的第一定向步骤。基于分子量和腺苷的调节，哺乳动物 PI4K 分为 II 型和 III 型两种类型。PI4K 与病毒复制和癌症有关。
13. PIKfyve
含有 FYVE 指的磷酸肌醇激酶。PIKfyve 的主要酶活性是将 PtdIns3P 磷酸化成 PtdIns（3,5）P2。参与早期内体的内体载体囊泡生物合成和内膜稳态。
14. PTEN
Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，人第 10 号染色体缺失的磷酸酶。即 MMAC1（mutated in multiple advanced cancers 1），为一新发现的抑癌基因。属于 PTP（protein tyrosine phosphatases）基因家族成员。PTEN 可能通过去磷酸化参与细胞调控。
15. CREB
cAMP response element-binding protein，环磷腺苷效应元件结合蛋白。一种调节基因转录的蛋白质。
翻译整理：四正柏
编辑： weicf 来源：丁香园
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