蛋白激酶B(PKB/Akt)的结构、调控与功能

原癌基因编码的蛋白质丝/苏氨酸激酶PKB/Akt在细胞代谢、细胞存活、细胞周期调控、转录调控等多种生物学过程中发挥着重要作用。该文综述了PKB/Akt的结构、调控机制及功能。

PKB/Akt:一个具有多种功能的蛋白激酶

蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)是细胞信号传导过程中的一个重要的中间体。在过去10多年的研究中,发现它不仅参与调节细胞糖代谢、细胞增殖、细胞凋亡,而且与糖尿病和癌症的发生也有关。目前PKB的相关调控机制还未得到完全阐明。在此,作者谨就PKB的一些研究进展作一介绍。

NGF对哮喘小鼠气道阻力和肺组织Akt/PKB表达的影响

目的探讨NGF介导的Akt/PKB信号转导通路在哮喘小鼠发病中的作用。方法BALB/c小鼠30只,按随机数字表法随机分为正常对照组、哮喘组、NGF阻断组。利用An iRes2005肺功能仪测小鼠气道阻力,运用免疫组织化学方法测定Akt/PKB的组织表达,M etamoph图像分析系统对结果进行分析。结果哮喘小鼠吸气阻力和呼气阻力明显高于正常组小鼠(P<0.01),NGF阻断组小鼠吸气阻力和呼气阻力明显低于哮喘组。免疫组织化学染色结果显示哮喘组Akt/PKB在肺组织炎性细胞的表达及AK t/PKB阳性炎症细胞数明显多于正常对照组(P<0.05),而NGF阻断组则明显低于哮喘组(P<0.05)。结论NGF介导哮喘气道高反应和炎症反应,Akt/PKB参与了哮喘发病中NGF介导的信号传导。

ibrolipim对糖尿病小型猪肝脏PKBβ/Akt2表达的影响

目的采用高脂高糖高胆固醇饮食喂养的方法建立广西巴马小型猪糖尿病动物模型。研究合成化合物ibrolipi(NO-1886)对肝脏PKBβ/Akt2表达变化的影响,探讨ibrolipim改善胰岛素抵抗、治疗糖尿病的可能机制。方法15头雄性广西巴马小型猪按体重随机分为3组:正常对照组(n=5)饲以正常饲料;高脂高糖高胆固醇组(n=5)饲以高脂高糖高胆固醇饲料;加药组(n=5),HFSCD饲料中加入1.0%NO-1886。每月末测定血糖、甘油三酯、胰岛素和口服葡萄糖耐量实验。第5个月末取部分肝脏组织用western blotting和免疫组织化学方法检测Akt2蛋白的表达。结果CD组血糖、甘油三酯、胰岛素水平正常,葡萄糖耐量实验(OGTT)血糖清除和胰岛素分泌有效、及时;与CD组相比较,HFSCD组血糖和甘油三酯胰岛素水平明显升高,糖耐量减低;HFSCD+NO-1886组与HFSCD组相比,血糖、甘油三酯和胰岛素水平明显降低,OGTT葡萄糖清除和胰岛素分泌近似CD组。CD组肝脏Akt2蛋白表达量较高;HFSCD组Akt2表达量减少(P<0.05);HFSCD+1%NO-1886组Akt2蛋白表达较HFSCD明显增高(P<0.05)但低于CD组。结论饮食诱导的糖尿病小型猪肝脏组织Akt2表达降低;NO-1886能够上调肝脏Akt2蛋白的表达,改善胰岛素抵抗。

Akt/PKB对哮喘小鼠Fas表达的调节作用

目的探讨在哮喘发病中,Akt/PKB(protein kinase B)对哮喘小鼠C7-T5节段脊神经及相应节段脊髓后角内Fas表达的调节作用。方法BALB/c小鼠30只,按随机数字表法均分为正常对照组、哮喘组、Akt/PKB阻断组,利用肺功能仪测小鼠气道阻力、免疫荧光方法检测各组小鼠C7-T5节段脊神经及相应节段脊髓后角内Fas的表达、Western blot检测各组小鼠C7-T5节段脊神经内Fas的表达。结果哮喘组小鼠吸气阻力和呼气阻力明显高于正常组(P<0.01);免疫荧光结果显示哮喘组C7-T5节段脊神经及相应节段脊髓后角内Fas阳性产物的平均光密度值(mean optical density,MOD)高于正常对照组(P<0.01);而Akt/PKB阻断组与哮喘组相比,上述部位Fas阳性反应产物的MOD值明显升高(P<0.01)。Western blot结果显示:与正常对照组比较,哮喘组小鼠C7-T5节段脊神经内Fas的相对灰度值(integrated density value,IDV)与内参照IDV的比值明显降低(P<0.05),而Akt/PKB阻断组Fas目标带的IDV与内参照IDV的比值则明显高于哮喘组(P<0.05)。结论在NGF介导的哮喘发病机制中,Akt/PKB能下调哮喘小鼠C7-T5节段脊神经及相应节段脊髓后角内Fas的表达。

PKB/Akt和GSK-3β在抗体介导的慢性排斥反应患者移植肾小管上皮细胞转分化中的作用

目的:观察磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)、糖元合成激酶(GSK-3β)在抗体介导的慢性排斥反应(chronic active antibody-mediated reiection,ABMR)患者移植肾肾小管上皮细胞中的表达,探讨二者在移植肾小管上皮细胞转分化(EMT)中的作用。方法:38例移植肾穿刺标本经病理明确诊断为ABMR,按Banff 2009标准将其按间质纤维化/小管萎缩(IF/TA)程度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级分为C1(n=12)、C2(n=14)、C3(n=12)组,用免疫组织化学技术和计算机真彩色图像分析系统半定量检测移植肾组织中p-Akt、GSK-3β、转化生长因子TGF-β_1、整合素连接激酶ILK、上皮细胞E-钙黏蛋白(E-cadherin)和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)在各组中的表达面积,线性相关分别分析p-Akt、GSK-3β与转化生长因子TGF-β_1、整合素连接激酶ILK、E-cadherin和α-SMA表达的相关性及其与IF/TA病理分级之间的关系。9例正常肾组织作为对照组。结果:ABMR患者移植肾组织中p-AKt、GSK-3β、TGF-β_1、ILK和α-SMA的表达比正常肾组织明显增加(P <0. 001),并随(IF/TA)病理分级呈逐渐递增的趋势。E-钙黏蛋白在ABMR肾小管上皮细胞中的表达比正常肾组织明显减少(P <0. 001),组间呈递减趋势,移植肾组织中P-akt的表达与TGF-β_1、ILK和α-SMA呈正相关(r分别为0. 912、0. 871和0. 878,P <0. 001),而与E-cadherin的表达量呈负相关(r=-0. 849,P <0. 001);GSK-3β的表达与TGF-β_1、ILK、p-Akt和α-SMA呈正相关(r分别为0. 874、0. 793、0. 828、0. 781,P <0. 001),与E-cadherin的表达量呈负相关(r=-0. 781,P <0. 001)。p-Akt、GSK-3β、ILK、TGF-β_1和α-SMA的表达均与移植IF/TA程度呈正相关(r分别为0. 943、0. 863、0. 907、0. 964和0. 926,P <0. 001);而E-cadherin的表达与移植肾IF/TA程度成负相关(r=-0. 859,P <0. 001)。结论:P-Akt、GSK-3β作为TGF-β_1及ILK的重要下游细胞因子可能介导了ABMR所致的肾小管上皮细胞-肌成纤维细胞转分化的发生、发展,p-Akt和GSK-3β在ABMR所致移植肾间质纤维化进程中可能发挥重要作用。

PKB/Akt及其生理作用的研究进展

PKB/Akt是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,它参与细胞内的多种信号途径并调控多种细胞过程,胰岛素和类胰岛素以及生长因子均能促使其活化,P13K/PKB途径是细胞内PKB/Akt信号途径的主要形式,它协同PDK、细胞骨架、PTEN等调节细胞存活、凋亡和扩增,以及肝癌等肿瘤和糖代谢的发生等。

PKB/Akt调节结构域的克隆,表达及初步纯化

目的 :克隆akt1的调节结构域 (regulationdomainRD)的编码基因 ,表达并纯化AktRD蛋白 ,为研究RD的功能奠定基础 .方法 :用RT PCR方法从胚胎肝细胞中获得Akt1调节结构域RD的编码基因 ,克隆至pMD18 T载体并测序 ,结果正确后亚克隆到含有 6个His的融合表达载体pRSET A中 ,转化大肠杆菌BL2 1(DE3 ) ,经IPTG诱导表达RD/6×His融合蛋白 ,超声裂菌 ,将上清通过金属螯合层析进行纯化 .结果 :从人胚胎肝细胞中扩增出编码RD的cDNA ,序列测定证实与文献报道的序列一致 ;成功构建了 6×His融合的表达载体pRSET A RD ;表达了RD/6×His融合蛋白 ,并纯化得到了RD/6×His蛋白 .结论 :成功克隆了人akt1的调节结构域RD基因 ,构建了6×His融合的表达载体 。

中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)Akt/PKB基因在病原刺激下的表达和功能分析

本文在对中国明对虾转录组数据进行生物信息学分析的基础上,克隆获得了其Akt/PKB基因(FcAkt)的开放阅读框(ORF)的cDNA序列,分析了对虾FcAkt基因的结构特征,并利用实时定量RT-PCR技术分析了FcAkt基因在鳗弧菌、溶壁微球菌和白斑综合征病毒(WSSV)注射后的转录表达变化。结果表明,中国明对虾FcAkt基因的ORF全长为1536bp,编码511个氨基酸,预测蛋白分子量为58.9kDa,理论等电点pI为5.60。同源比对显示该基因的氨基酸序列在不同物种之间具有较高的保守性。进化分析发现FcAkt与地蟹、果蝇、埃及伊蚊、家蚕等节肢动物的蛋白激酶B(Akt/PKB)亲缘关系较近。FcAkt的转录表达在不同细菌或WSSV刺激后具有明显的变化,提示对虾FcAkt基因可能在对虾的免疫防御中发挥了重要作用。

PI-3K-Akt/PKB信号转导通路与宫颈癌

PI-3K-Akt/PKB信号转导通路作为细胞内重要信号转导通路之一,能够调节基因的表达及细胞周期、抑制细胞的凋亡,与人类多种肿瘤的发生、发展密切相关。以PI-3K-Akt/PKB信号转导通路中关键分子为靶点的治疗宫颈癌策略方面的研究近年来备受关注。本文就PI-3K-Akt/PKB信号转导通路的组成与功能、调节以及其在宫颈癌防治方面的研究进展作一综述。

人参皂苷Rg3对糖尿病视网膜病变大鼠PI3K-Akt/PKB通路和血管内皮生长因子、细胞间黏附分子-1表达的影响

目的研究人参皂苷Rg3对糖尿病视网膜病变大鼠PI3K-Akt/PKB通路和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)表达的影响。方法将60只SD大鼠随机分为对照组、模型组、人参皂苷Rg3治疗高剂量组(H-Rg3组,5.0 mg·kg^-1 Rg3)、低剂量组(L-Rg3组,0.5 mg·kg^-1 Rg3),每组各15只,构建糖尿病视网膜病变大鼠模型,共治疗28 d。检测各组大鼠视网膜组织中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)表达;HE染色和TUNEL染色分析病理变化;免疫组织化学检查ICAM-1和VEGF蛋白的表达;Western blot检测视网膜组织中PI3K、Akt、p-Akt蛋白的表达;采用LY294002抑制剂(静脉注射,0.5 mg·kg^-1)验证PI3K-Akt/PKB通路。结果与对照组相比,模型组凋亡细胞比例、视网膜组织中MDA和LDH表达均升高(均为P<0.05),SOD、PI3K和p-Akt蛋白表达均降低(均为P<0.05),VEGF、ICAM-1、Bad、cleaved-Caspase-3蛋白表达均升高(均为P<0.05)。与模型组相比,L-Rg3组和H-Rg3组凋亡细胞比例、视网膜组织中MDA和LDH表达均降低(均为P<0.05),SOD、PI3K和p-Akt蛋白表达均升高(均为P<0.05),VEGF、ICAM-1、Bad、cleaved-Caspase-3蛋白表达均降低(均为P<0.05)。与L-Rg3组相比,H-Rg3组凋亡细胞比例、视网膜组织中MDA和LDH表达均降低(均为P<0.05),SOD、PI3K和p-Akt蛋白表达均升高(均为P<0.05),VEGF、ICAM-1、Bad、cleaved-Caspase-3蛋白表达均降低(均为P<0.05)。与LY-模型组相比,LY294002组VEGF、ICAM-1、Bad和cleaved-Caspase-3蛋白表达均升高(均为P<0.05),Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05)。与LY-Rg3组相比,LY-Rg3+LY294002组VEGF、ICAM-1、Bad和cleaved-Caspase-3蛋白表达均升高(均为P<0.05),Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05)。结论人参皂苷Rg3能够通过激活PI3K-Akt/PKB信号通路,下调VEGF和ICAM-1蛋白的表达,保护糖尿病视网膜病变大鼠的视网膜组织。

抑制Akt/PKB信号通路促进缺氧诱导的人牙周膜成纤维细胞凋亡

目的:研究Akt/PKB信号通路对缺氧诱导的人牙周膜成纤维细胞(h PDLFs)凋亡的影响。方法:用MTT法、流式细胞术、q RT-PCR、Western blot、Lipofectamin 2000转染技术等测定hPDLFs在常氧和缺氧条件下的细胞增殖率、凋亡率、Akt/PKB信号通路和HIF-1α的表达。结果:与常氧条件相比,缺氧显著提高HIF-1α的表达,抑制细胞增殖并促进其凋亡,同时抑制Akt/PKB信号通路。在缺氧的条件下,抑制Akt/PKB信号通路的表达能够且显著抑制hPDLFs的增殖并促进其凋亡。结论:抑制Akt/PKB信号通路能促进缺氧诱导的hPDLFs凋亡。

Akt对哮喘小鼠下呼吸道及内脏感觉传入部位IL-1β表达的影响

目的探讨在哮喘发病机制中,PKB/Akt对哮喘小鼠肺组织及C7-T5段脊神经节和相应节段脊髓后角IL-1β表达的调节作用。方法BALB/c小鼠30只,按随机数字表法均分为正常对照组、哮喘组、PKB/Akt阻断组,免疫组织化学检测各组小鼠肺组织及C7-T5节段脊神经节和相应节段脊髓后角IL-1β的表达,Western blot方法检测各组小鼠肺组织及C7-T5节段脊神经IL-1β的表达。结果免疫组织化学结果显示,哮喘组肺、C7-T5段脊神经节和相应节段脊髓后角IL-1β阳性产物的平均光密度值(MOD)显著高于正常对照组(P<0.01);而PKB/Akt阻断组与哮喘组相比MOD值明显降低(P<0.05)。Western blot结果显示:与正常对照组比较,哮喘组小鼠肺、C7～T5段脊神经中IL-1β的IDV(integrated density value)与β-actin IDV的比值均明显升高(P<0.01),而PKB/Akt阻断组明显低于哮喘组(P<0.05)。结论NGF介导的Akt通路的激活可上调IL-1β的表达,介导哮喘气道高反应和炎症反应。

Akt对哮喘小鼠肺组织VEGF表达的上调作用

目的探讨在哮喘发病机制中,PKB/Akt对哮喘小鼠肺组织VEGF表达的调节作用。方法BALB/c小鼠30只,按随机数字表法均分为正常对照组、哮喘组、PKB/Akt阻断组,免疫荧光、Western blot方法检测各组小鼠肺组织VEGF的表达。结果免疫荧光结果显示:哮喘组肺组织内VEGF阳性产物的平均光密度(MOD)显著高于正常对照组(P<0.01),而PKB/Akt阻断组与哮喘组相比,上述部位VEGF阳性反应产物的MOD值明显降低(P<0.05)。Western blot结果显示:与正常对照组比较,哮喘组小鼠肺组织内VEGF的IDV( integrated density value)与内参照IDV的比值均明显升高(P<0.01),而PKB/Akt阻断组上述部位IL-1β目标带的IDV与内参照IDV的比值均明显低于哮喘组(P<0.05)。结论在NGF介导的哮喘发病机制中,Akt能上调哮喘小鼠肺组织内VEGF的表达。

哮喘大鼠肺组织Akt蛋白表达上调对IL-4,IL-12和IL-13的影响

目的:研究Akt蛋白对支气管哮喘大鼠IL-4,IL-12和IL-13表达的影响。方法:雄性SD大鼠24只,随机分为3组:对照组(C组)、哮喘组(A组)、渥曼宁青霉素组(Wortmannin,W组),每组8只。以卵白蛋白(OVA)致敏和激发建立大鼠哮喘模型。各组大鼠于末次激发后24h,放血处死。酶联免疫吸附试验(ELISA)测定BALF中IL-4,IL-13和IL-12的浓度;免疫组化法测定肺组织中p-Akt蛋白的表达;Western blot测定肺组织匀浆中p-Akt蛋白的含量。结果:A组p-Akt蛋白的表达明显高于C组,W组p-Akt蛋白的表达低于A组,但仍高于C组;BALF中IL-4,IL-13的含量A组明显高于C组,W组IL-4,IL-13的含量低于A组,但仍高于C组,BALF中IL-12的含量A组明显低于C组,W组IL-12的含量低于C组,但仍高于A组。结论:哮喘大鼠模型中出现了Akt蛋白的激活,细胞因子失衡可能与Akt蛋白的激活有关。

PTEN在肝细胞癌中的表达及其与AKT磷酸化的相关性研究

目的 研究抑癌基因PTEN在肝细胞癌 (HCC)中的表达及其与蛋白激酶B(PKB/AKT)磷酸化的相关性。方法 采用免疫组织化学S P染色法 ,Western印迹杂交法检测 35例肝细胞癌 ,15例肝硬变 ,8例正常肝组织中PTEN的表达 ,并分析肝癌组织中PTEN表达与AKT磷酸化水平的关系。结果 肝癌组织中PTEN蛋白的阳性表达 (6 2 .9% ,0 .0 85± 0 .0 2 1)明显低于肝硬变和正常肝组织 (P <0 .0 1) ;同时低分化、有肿瘤转移的肝癌其PTEN表达强度明显低于高分化、无转移的肝癌 (P <0 .0 5 ) ;相关性分析表明 :肝癌组织中PTEN蛋白表达和AKT磷酸化水平呈明显负相关 (r =- 0 .818,P <0 .0 1)。结论 由于PTEN蛋白表达下调或缺失 ,而导致AKT磷酸化水平的明显增高 ,在肝癌的发生、发展中起着重要的作用。

冬凌草甲素作用PI_3K/AKT通路诱导HeLa细胞凋亡

【目的】研究冬凌草甲素诱导HeLa细胞凋亡的作用及其机制。【方法】MTT法测定冬凌草甲素对HeLa细胞的生长抑制实验,Hoechst 33342荧光染色等观察细胞核形态学变化;LDH法研究细胞死亡的途径。流式细胞仪检测细胞的凋亡,免疫印迹实验检测相关蛋白的表达。【结果】25μmol/L以上的冬凌草甲素对宫颈癌HeLa细胞具有明显的生长抑制作用,并能诱导细胞发生凋亡,随着药物浓度的增加和作用时间的延长,细胞的生长抑制率及细胞凋亡率均明显升高,冬凌草甲素抑制细胞生长及诱导细胞发生凋亡的过程中,细胞端粒酶Akt、FKHRL、GSK3表达水平及活性显著降低。【结论】冬凌草甲素能够通过诱导人子宫颈癌HeLa细胞发生凋亡而发挥抑制HeLa细胞生长作用,抑制Akt和GSK3的活性是冬凌草甲素体外诱导人子宫颈癌HeLa细胞发生凋亡的重要作用机制之一。

PI3K/Akt/mTOR信号通路及临床相关肿瘤抑制剂

哺乳动物雷帕霉素靶(mTOR)和蛋白激酶B(Akt/PKB)与肿瘤发生的密切关系已被广泛地认可.mTOR是一种丝/苏氨酸激酶,可以通过影响mRNA转录、代谢、自噬等方式调控细胞的生长.它既是PI3K的效应分子,也可以是PI3K的反馈调控因子.mTORC1和mTORC2是mTOR的两种不同复合物.对雷帕霉素敏感的mTORC1受到营养、生长因子、能量和应激4种因素的影响.生长因子通过PI3K/Akt信号通路调控mTORC1是最具特征性调节路径.而mTORC2最为人熟知的是作为Akt473磷酸化位点的上游激酶.同样,Akt/PKB在细胞增殖分化、迁移生长过程中发挥着重要作用.随着Thr308和Ser473两个位点激活,Akt/PKB也得以全面活化.因此,mTORC2-AktmTORC1的信号通路在肿瘤形成和生长中是可以存在的.目前临床肿瘤治疗中,PI3K/Akt/mTOR是重要的靶向治疗信号通路.然而,仅抑制mTORC1活性,不是所有的肿瘤都能得到预期控制.雷帕霉素虽然能抑制mTORC1,但也能反馈性地增加PI3K信号活跃度,从而影响治疗预后.近来发现的第二代抑制剂可以同时抑制mTORC1/2和PI3K活性,这种抑制剂被认为在肿瘤治疗上颇具前景.本综述着重阐述了PI3K/Akt/mTOR信号通路的传导、各因子之间的相互调控以及相关抑制剂的发展.

蛋白激酶CK2抑制剂TBB对甲状腺鳞癌细胞株SW579 CK2β和Akt表达的影响

目的:观察四溴苯三唑(TBB)对甲状腺鳞癌SW579细胞株CK2β和Akt表达的影响,探讨TBB抗甲状腺癌的作用机制。方法:体外培养SW579细胞,实验分为对照组(未加任何处理组和DMSO组)、TBB组(终浓度为25μmol·L-1)和Wortmannin组(终浓度为100 nmol·L-1)。MTT比色法测定细胞生长抑制率,同时测定蛋白激酶CK2的活性。采用RT-PCR方法检测SW579细胞CK2β及Akt的mRNA表达,分析各处理组CK2β及Akt基因表达变化。采用Western blotting方法检测SW579细胞CK2β及Akt的蛋白表达,分析各处理组CK2β及Akt的蛋白表达变化。结果:与对照组比较,TBB组SW579细胞生长抑制率明显增加(P<0.01),细胞内CK2的活性明显降低(P<0.01)。RT-PCR结果表明,与对照组比较,TBB组CK2β的mRNA表达水平显著降低(P<0.01),Akt的mRNA表达水平无明显变化(P>0.05)。Western blotting结果表明,与未处理组比较,Wortmannin组内源性CK2的活性无明显变化(P>0.05),TBB组CK2β的表达明显降低(P<0.01),同时Akt Thr308和Ser473磷酸化状态受到抑制(P<0.01),总Akt水平无明显变化。结论:TBB可降低SW579细胞蛋白激酶CK2β的表达,进而再下调Akt的活性。