蛋白激酶B与肿瘤关系的研究进展

胡殿宇，杨少龙

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)是1991年由Coffer等三个课题组以不同方法发现的一个新的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase，AKT)，其分子量为60Kda，因其激酶活性区的氨基酸组成与蛋白激酶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能够磷酸化丝氨酸/苏氨酸，是丝氨酸/苏氨酸激酶的中心信号传导分子，在磷脂酰肌醇3(羟基)激酶(PI3K)等信号传导中起着关键作用。在多种细胞中，PKB发挥抗凋亡信号激酶的作用，在细胞存活、细胞增殖和迁移、细胞代谢、细胞凋亡等方面扮演着重要角色。此外，PKB还参与某些生长因子或淋巴因子诱导的靶细胞应答，影响胞内糖类的转运、糖原的合成及蛋白质的合成，并具有抑制细胞凋亡等作用。研究表明，PKB是维持机体正常生命活动的一个重要调节因子［2］。

PKB与肿瘤关系的研究是近年来肿瘤分子生物学研究的热点之一。在人类的一些恶性肿瘤中，PKB信号传导通路经常出现异常。周晓东等［3］研究了PKB在胃癌中的表达、活化情况及其与血管内皮生长因子C(VEGF－C)的关系，发现PKB的磷酸化可促进胃癌细胞的恶性转化及淋巴结转移，VEGFC在其中发挥着重要的介导作用，提示PKB与胃癌的发生发展密切相关。此外，作为一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，PKB还参与结肠癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、子宫内膜癌和肺癌等多种肿瘤的发生和发展［4，5］。本文围绕 PKB 蛋白的结构、功能特征、与细胞凋亡和细胞周期的关系以及在肿瘤发生发展中的调控作用综述如下。

1 PKB蛋白的结构特征及功能

PKB蛋白约由480个氨基酸组成，包括氨基端的PH结构域、中间的激酶区和羧基端的尾部三部分。PH结构域是PKB的N－端调控区的主要组成部分，大约由100个氨基酸组成，其结构与其他能结合3－磷脂酰肌醇的信号传导分子的PH域有高度的相似性［6］，故PH域可调节PKB与3－磷脂酰肌醇的结合，促进PKB分子向质膜移位而被活化，所以PH域也称为PH功能区;激酶活性区位于中部，与PKA和PKC的活性区高度相似，此区域内含有两个关键性磷酸化位点Thr308和Ser473。生长因子和其他胞外刺激导致Thr308和Ser473位点的磷酸化是活化PKB所必需的［7］。C－端尾部区(氨基酸残基412～480)的功能目前尚不清楚。

2 与细胞凋亡、细胞周期、肿瘤血管生成及肿瘤细胞侵袭转移的关系

2.1 与细胞凋亡的关系

细胞凋亡是机体细胞在正常生理或病理状态下发生的一种自发的、程序化的死亡过程，它的发生受到机体的严密调控。目前研究发现，PKB可通过抑制细胞凋亡而促进细胞增殖，与人类许多肿瘤的发生有关。PKB抑制细胞凋亡主要是通过对直接参与凋亡途径的底物的磷酸化而实现。PKB可使Bcl－2家组成员 BAD、BAX的 Ser184位点、半胱天冬酶caspase－9 Ser196位点、Par－4等磷酸化而失活，从而使他们不能发挥促凋亡作用［8］。还能磷酸化转录因子Forkhead家族成员FKHR，通过抑制FKHR的核转位以及FKHR的基因靶点BIM和FAS配体的激活而抑制凋亡。此外，PKB还能通过对NF－kB和P53的间接作用影响细胞存活，PKB通过磷酸化激活IkB激酶(IKK)导致NF－kB的抑制剂IkB的降解，使NF－kB从细胞质中释放出来进行核转位，激活其靶基因而促进细胞的存活。最近发现，PKB能通过磷酸化P53结合蛋白MDM2影响P53的活性，磷酸化的MDM2转位到细胞核与P53结合，通过增加P53蛋白的降解而影响细胞存活［9］。

2.2 与细胞周期的关系

PKB可促进细胞周期中G1→S期的进展［10］。细胞通过G1/S转换点受Rb蛋白的调控，Rb蛋白可抑制许多G1→S转换过程中所需基因的转录。Rb蛋白可被周期素依赖性激酶(cyclins－dependent kinases，CDKs)磷酸化而失活，细胞周期素(cyclin)可激活CDKs，抑制性蛋白如 P21CIP1和 P27KIP1对 CDKs发挥负性调节。PKB信号传导通路对Rb蛋白磷酸化的调控是通过控制细胞周期素D、P27KIP1和P21CIP1等的表达或活性而实现。研究表明，PKB可通过磷酸化P21CIP1和 P27KIP1、增加 Cyclin转录等作用调控CDKs，使Rb蛋白失活，从而促进细胞从G1期进入S期，加速细胞周期进程［11］。

2.3 与肿瘤血管生成的关系

PKB可直接磷酸化和活化内皮型一氧化氮合酶(Endothelialnitric oxide synthase，eNOS)［12，13］，，活化的PKB可以和eNOS共定位于细胞膜，促进新生血管的形成和VEGF导致的细胞迁移。eNOS是心血管稳态的重要调节因子，它可以被PKB磷酸化丝氨酸－1177位点而活化，诱导血管内皮细胞产生一氧化氮(NO)［12］。PI3K －PKB －eNOS信号转导通路被激活可产生大量NO［13］，NO在调节血管张力、血管重塑、内皮生长和血管生成中起着至关重要的作用，PKB位于此通路的中心环节。Angiopoietin1(ANG1)是一种促进血管内皮细胞的分化和血管新生的重要的血管生成因子，ANG1可以通过激活PI3K/PKB的途径防止内皮细胞凋亡，还可以激活eNOS［14］。血管内皮生长因子可以诱发内皮细胞释放一氧化氮(NO);释放的NO可上调某些细胞血管内皮生长因子mRNA的表达，增强血管内皮生长因子的合成。内源性NO和VEGF之间的良性互动，共同促进血管的生成［15］。血管生成与肿瘤的发生、生长、转移、分期密切相关，参与肿瘤血管生成的因子中VEGF作用最强。eNOS、HIF等对VEGF起调节作用的众多因子均与PKB活化密切相关，PKB可能是调控VEGF表达通路中的关键蛋白，打断和抑制PKB通路，有可能抑制肿瘤血管的生成。有研究显示，PKB在VEGF诱导的促血管生成作用中起着重要的调节作用［16－18］，周晓东［19］等研究表明，pAkt蛋白可能促进胃癌的血管新生［19］。

2.4 与肿瘤细胞侵袭转移的关系

肿瘤的侵袭和转移是肿瘤细胞的恶性生物学行为，是一个多环节、多因素、多基因参与的复杂过程，也是临床绝大多数肿瘤患者致死的原因，因此研究肿瘤细胞侵袭及转移具有十分重要的临床意义。近年来研究表明PI3K/AKT信号通路在生长性的细胞迁移和癌细胞迁移中均发挥着重要作用，可促进肿瘤转移与侵袭［20］。在哺乳类细胞中，PI3K/AKT信号通路通过其下游的效应因子如Rho，Racl和cdc42使细胞骨架重排，调节褶皱运动、细胞运动和细胞蔓延。PI3K/AKT信号通路还可通过多种途径上调基质金属蛋白酶 2(matrix me tall oproteinase 2，MMP2)，促进细胞侵袭［21］。研究表明，PI3K/AKT 通路的活化使肿瘤细胞的迁移和侵袭能力增强，PI3K/AKT通路抑制，可抑制细胞迁移与侵袭［11］。Kobavashi等［22］研究提示pAKtser473蛋白的高表达可能参与促进胃癌细胞的侵袭转移。王艳丽［23］等研究提示抑制此信号通路可以抑制胃癌细胞的转移、侵袭能力。这些研究结果均表明PKB与肿瘤细胞侵袭及转移相关。

3 展望

PKB通路不仅与肿瘤的发生、发展、侵袭、转移、凋亡等过程有着密切的联系，而且在正常组织中也处于活化状态。用各种手段抑制该通路的一个或几个节点可能会对肿瘤的治疗有一定的效果，但是也可能带来一系列副作用。精准的调控PKB通路，在抑制和治疗肿瘤的同时，尽量减少其副作用甚至不产生副作用，将是进一步研究的重要课题。

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