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Akt與腫瘤細(xì)胞的糖代謝(三): 蛋白激酶B(PKB/Akt)

2017-12-07 來源:腫瘤代謝營(yíng)養(yǎng)治療  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:Akt的活化,尤其是Akt通過對(duì)其下游靶蛋白的磷酸化,可能會(huì)廣泛的影響細(xì)胞的生理過程和功能。

   在進(jìn)化上保守的蛋白激酶B(PKB),又叫akt,是二十多年前發(fā)現(xiàn)的與病毒癌基因v-akt同源的細(xì)胞蛋白,在結(jié)構(gòu)上與蛋白激酶A(PKA)和C(PKC)相近似,故又稱作PKB。其主要的細(xì)胞功能直到發(fā)現(xiàn)其作為細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體PI3K(phosphotidylinositol3-kinase)的主要下游效應(yīng)分子并參與細(xì)胞生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的細(xì)胞存活(cellsurvival)才被認(rèn)識(shí)到。在哺育動(dòng)物細(xì)胞共有三個(gè)akt家族成員,即akt1,akt2與akt3,分別位于不同染色體上(圖1A)。由三個(gè)基因獨(dú)立編碼,但是三個(gè)Akt蛋白在氨基酸序列上卻保存有80%的同源性(5)。通過對(duì)單個(gè)與不同組合的akt基因敲除小鼠的表型分析,發(fā)現(xiàn)akt1具有調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育,胚胎生長(zhǎng)及胚胎存活的優(yōu)勢(shì)作用,而akt2與akt3分別在糖代謝穩(wěn)態(tài)與胚胎后期腦發(fā)育的調(diào)控作用上具有不可替代的功能(6)。

 
  Akt蛋白的結(jié)構(gòu)與功能
 
  成熟的PKB/Akt1蛋白是一個(gè)全長(zhǎng)約476個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì),在結(jié)構(gòu)上由包含一個(gè)氨基端(N端)保守的PH(PleckstrinHomology)功能區(qū)域,一個(gè)催化功能區(qū)域(KD)和一個(gè)羧基端(C端)調(diào)節(jié)性尾端(RegulatoryTail)或疏水性基團(tuán)(HydrophobicMotif,HM)組成。在KD和HM之間還有一個(gè)轉(zhuǎn)折基團(tuán)(TurnMotif,TM),與Akt蛋白的生理穩(wěn)定性密切相關(guān)。PH區(qū)域是Akt與上、下游靶蛋白相互作用的調(diào)控區(qū)域。KD是Akt蛋白激酶活性所在的重要部位。而生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的Akt在Thr308位點(diǎn)的磷酸化是Akt活化的關(guān)鍵,通常認(rèn)為位于調(diào)控尾端的HM區(qū)域的Ser473位點(diǎn)的磷酸化,是Akt蛋白激酶功能完全活化所必需(5)?;罨疶he308位點(diǎn)的是蛋白激酶D1(PKD1),而活化AktSer473位點(diǎn)磷酸化的是PKD2,近年的研究證實(shí)PKD2其實(shí)是以哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(MammalianTargetOfRapamycin,mTOR)為主要蛋白激酶組成的一個(gè)復(fù)合物2(mTORcomplex2,mTORC2),mTORC2同時(shí)也是磷酸化TM區(qū)域Thr450位點(diǎn)的主要蛋白激酶(5)。
 
  Akt信號(hào)通路及其對(duì)細(xì)胞功能的調(diào)控
 
  從機(jī)制上來說,Akt的活化,尤其是Akt通過對(duì)其下游靶蛋白的磷酸化,可能會(huì)廣泛的影響細(xì)胞的生理過程和功能。通過對(duì)Akt磷酸化保守序列的生物計(jì)算學(xué)分析,人們發(fā)現(xiàn)有上千個(gè)蛋白是潛在的Akt靶蛋白,盡管目前已經(jīng)報(bào)道和被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的Akt下游靶蛋白只有50個(gè)左右。通過對(duì)靶蛋白的磷酸化,Akt可以正性或負(fù)性調(diào)控這些蛋白的活性與蛋白穩(wěn)定性、或改變它們?cè)趤喖?xì)胞水平的定位和功能。Akt活化的主要結(jié)局是促進(jìn)細(xì)胞存活(survival),細(xì)胞生長(zhǎng)(cellgrowthinsize),和細(xì)胞增殖(cellproliferation)(5,7)。而從代謝調(diào)控的角度來說就是促進(jìn)有氧酵解以提供充足的中間代謝產(chǎn)物以利于核苷酸的合成,脂質(zhì)(包括膜磷脂)與膽固醇的合成以及蛋白質(zhì)氨基酸的合成,為細(xì)胞的分裂增殖提供充足的生物材料。在這一系列的細(xì)胞的代謝過程中,有許多Akt下游的蛋白起了重要的作用,簡(jiǎn)單歸納如下(圖2)(5,7):(1)Akt可以通過直接磷酸化p21,p27,F(xiàn)OXOs,Chk1,GSK3b等調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,可以通過對(duì)MDM2的磷酸化調(diào)節(jié)p53蛋白的表達(dá)水平而間接地調(diào)控細(xì)胞增殖周期和細(xì)胞的凋亡。(2)在細(xì)胞凋亡的調(diào)控上,Akt可以通過直接磷酸化凋亡相關(guān)調(diào)控蛋白,IKK/NFkB,Bad,ASK1,Biml,Caspase-9等而調(diào)控細(xì)胞的凋亡。(3)Akt也可以通過對(duì)下游的mTORC1的活化調(diào)控ULK1/Atg13而影響細(xì)胞自噬的發(fā)生。(4)最近的報(bào)道表明,Akt還可以通過對(duì)RIPKs調(diào)控參與調(diào)節(jié)壞死性凋亡(necroptosis)的過程。(5)在細(xì)胞代謝上,Akt可以通過調(diào)節(jié)下游蛋白mTORC1,4E-BP1,S6k,HIF-1及Glut1,3,4等,調(diào)節(jié)糖、脂、蛋白的代謝。
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