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P13K/AKt信号通路与肝细胞癌

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・120・ 国际消化病杂志2()08年4月第28卷第2期Int J DigDis,April 25.2008,Vo1.28,No.2 ・综述・ PI3K/AKt信号通路与肝细胞癌 谭莉莉白文元 摘要:PBK/AKt信号通路与人类肿瘤的发生、发展密切相关。近年来研究表明,肝细胞癌(HCC)中存在 PI3K/AKt信号通路异常。此文就PI3K/AKt信号通路的构成、转导途径及其在HCC中的作用作一综述。 关键词:磷酯酰肌醇3激酶;蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶;肝细胞癌 The phosphatidylinositol 3-kinase/AKt pathway in hepatoeelluar carcinoma TAN Li—li,BAI Wen—yuan,Department of Gas troenterology,Second Hospital,Hebei Medical University,S^ Ⅱz^“Ⅱ g(0500O())・China Abstract:Phosphatidylinositol 3 kinase/AKt(PI3K/AKt)signal transduction pathway is closely related to the occurrence, development of cancers.Several studies showed that PDK/AKt signal transduction pathway is abnormal in hepatocelluar carci— noma.In this review,we briefly summarize the PI3K/AKt pathways structure.intracellular signaling cascades and its role in hepatocelluar carcinoma. Key words:Phosphatidylinositol 3 kinase;AKt:Hepatocellular carcinoma 磷酯酰肌醇3激酶(PI3K)家族,是一类特异性 p85a,调节亚基的SH2结构域与上游磷酸化的酪氨 酸残基相互作用引起催化亚基p110的膜转位和活 化 ]。IB型催化亚基主要为pl107,其与调节蛋白 pl01紧密结合,介导G蛋白偶联受体87亚基对 pl10的活化。 1.2 AKt的结构、分类 地催化磷酯酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)3位 羟基磷酸化,并产生具有第二信使作用的肌醇脂物 质的激酶。PI3K和其下游分子丝氨酸/苏氨酸蛋白 激酶AKt(PKB)所组成的信号通路因其与肿瘤发 生、发展密切相关,近年来备受瞩目。研究显示, PI3K/AKt通路在肝细胞癌(HCC)的发生、发展中 AKt又称蛋白激酶B(PKB),是原癌基因e— 发挥重要作用,本文就该通路构成、途径及其在肝 细胞癌发生中的作用、肿瘤治疗的研究进展作一 综述。 akt表达编码的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是 PI3K/AKt信号转导通路的核心,其持续活化与肿 瘤的发生发展密切相关。AKt有三种亚型:AKtl( 1 PI3K/AKt信号通路的构成 1.1 PI3K的结构、分类 PKBa)、AKt2(PKBt])和AKt3(PKBy)L3J,受3 哺乳动物细胞中的PI3K是由调节亚基p85和 个完全不同的基因编码调节,都具有相似的蛋白结 构,由N端到c端依次为PH结构域、激酶/催化结 构域和调节结构域。AKt的PH结构域约由100 个氨基酸残基组成,在AKt的激活过程中介导AKt 膜转位。PH结构域突变或缺失可导致AKt活性 降低或丧失,表明其PH结构域具有重要作用[4]。 紧邻PH区是催化区,该催化区中308位苏氨酸的 磷酸化为AKt活化所必需。在催化区后的C端为 催化亚基p110所组成的异二聚体。PI3K依其结构 和底物的特异性不同,分为I、Ⅱ、Ⅲ类型 。其中, Ⅲ型PI3K以PI为底物,Ⅱ型以PI及PIP(phos— phatidylinositol 4 phosphate)为底物,I型以PI、 PIP及PIP2(phosphatidylinositol 4,5 biphos— phate)为底物,使底物的肌醇环第3位发生磷酸化。 研究最多的是能被细胞表面受体激活的I型 PI3K,其在癌症发展过程中起着非常重要的作用。 AKt的调节区,调节区富含脯氨酸,并含有AKt活 化所必需的第二个磷酸化位点(Ser473),该位点的 磷酸化使AKt的活性达到最大。 2 PI3K/AKt信号通路途径及其 2.1 PI3K/AKt信号通路途径 I型PI3K依p110所结合亚基的不同又分为IA型 和IB两个亚型,它们分别从酪氨酸激酶连接受体和 G蛋白连接受体传递信号。IA型PI3K催化亚基 p110包括pl10a、pl10J3、pl103,调节亚基主要为 作者单位:050000石家庄河北医科大学第二医院消化内科(现 PI3K通过两种方式激活,一种是与具有磷酸化 酪氨酸残基的生长因子受体或连接蛋白相互作用, 引起二聚体构象改变而被激活;另一种是通过Ras 和pl10直接结合导致PI3K活化 ]。活化的PI3K 在保定市河北大学附属医院071000) 维普资讯 http://www.cqvip.com 国际消化病杂志2008年4月 第28卷第2期Int J Dig Dis,April 25,2008,Vo1.28,No.2 ・ 121 ・ 使质膜上产生第二信使3,4,5一三磷酸磷脂肌醇 PIP3,PIP3与细胞内含有PH结构域的信号蛋白 AKt和磷酸肌醇依赖激酶(phosphoinositide—de— pendent kinase一1,PDK1)结合,改变AKt的蛋白结 构,使之移位到细胞膜,可使膜上的PDK一1和PDK一 2发生蛋白磷酸化,促使PDK1磷酸化的Ser308导 致AKt活化。AKt还能通过PDK2(如整合素连接 激酶II K)对其Thr473的磷酸化而被激活 。活 究对象,检测PIK3CA基因的外显子9和20序列, 结果未发现突变。47例中有13例PCR色谱图发 现外显子9末端异常移行波形曲线。PCR扩增、克 隆序列测定后显示这些色谱图包含两个不同的序 列,一个是野生型pl 10a序列,另一个序列在人染色 体22ql1.2,该区包含一个推定的PIK3CA的拟基 因。在非肿瘤的肝组织中也发现了这个异常移行 波形曲线,表明这不是肝癌相关的突变。因此与以 往报道相比,日本肝细胞癌患者中PIK3CA突变率 化的AKt通过磷酸化作用激活或抑制其下游一系 列底物如Bad、caspase9、NF—KB、GSK一3和p27kip1 等改变,从而调节细胞的增殖、分化、凋亡以及迁 移等。 2.2 PI3K/AKt信号通路途径的 参与PI3K/PKB途径负调节的分子主要包括 第10号染色体缺失的张力蛋白同源区(PTEN)、 MTMI及肌醇环5 磷酸酶的SH2结构域(SHIP1// 2),它们使PIP、PIP2、PIP3降解、转化,故成为 PI3K信号转导终止的负分子 。最近研究人 员利用AKt羧基末端调节结构域为探针发现AKt 的一个调节基因羧基末端调节蛋白(CTMP),这是 针对AKt羧基端的一种负性调节因子 。CTMP 能结合AKt并通过抑制AKt的磷酸化而阻断下游 信号的传递。PHLPP(PH domain leucine—rich re— peat protein phosphatase)是通过对人类基因组的 数据库搜索得到的一个含有PH结构域的磷酸酶, 生化和细胞实验表明它可使Ser473发生去磷酸化, 提供了一个不同于PTEN的信号终止机制 ]。 3 肝细胞癌中PI3K/AKt信号通路的异常 PI3K/AKt信号通路的激活在肿瘤的发生、发 展过程中起重要的纽带作用,体内许多肿瘤发生均 与该通路异常激活密切相关_q]。PI3K/AKt通路的 失对于多种肿瘤的发生是一种刺激信号,途径 中任何激酶表达异常都可能诱导肿瘤发生。 3.1 PI3K的异常与肝细胞癌 作为AKt增量调节剂和上游调节剂的PI3K, 其活性增强在许多人类恶性肿瘤如结肠癌、膀胱癌 和乳腺癌中均能检测到。PI3K的活化与多种人类 肿瘤的发生相关l 1。近年来研究表明PI3K家族可 能是人类癌基因的一个新类别。人类多种肿瘤中 发现PI3K催化亚基pl 10a(PIK3CA)编码的基因 突变,肝细胞癌中该突变率很高 。Lee等口 :研究 表明73例人肝癌组织中有27例PIK3CA发生突 变,突变率为35.6 (26/73),并检测到PIK3CA 外显子9、20的点突变。但日本地区该数值较低, Tanaka等 以日本47例临床肝细胞癌患者为研 可能较低。 3.2 肝细胞癌中AKt的功能状态 AKt为细胞内信号转导通路上的一种原癌基 因,活化后的AKt(pAKt)可通过磷酸化调节许多 靶基因、各种激酶、转录因子及其他调节分子,发挥 促肿瘤细胞生存、促进细胞周期行进以及促生长作 用。Nakanishi等 研究培养了5个原发性肝细胞 性肝癌细胞株:Li7和KYN22为肝内血道转移株, PI CPPRFP5、Hepg2和KIM21为非转移株,在血 清存在状况下,经检测该5个细胞株中AKt均有表 达,前2株AKt表达明显高于后3株,在无血清培 养的Li7细胞株中,pAKt也被检测出。这说明 AKt激活与肝癌细胞肝内血道转移有关联。用 PI3K的抑制剂LY294002或转染AKt的拮抗激酶 基因,软琼脂上克隆形成明显减少。在植入体内的 模型中加入阻断PI3K/AKT的阻滞剂也可降低肝 内血道转移的概率,这些充分证明PI3K/AKt信号 通路在肝细胞癌转移中起非常重要的作用。Liu 等 应用基因芯片技术发现与正常肝组织相比,肝 癌细胞系HLE中AKt的表达上升。同样在人肝癌 组织中,刘恩宇等 在71例HCC患者中,检测肝 癌及癌旁组织中AKt表达情况显示,肝癌组织中 pAKt蛋白表达水平明显高于癌旁组织(2.5倍),且 随肿瘤组织的临床病理分期、分化程度不同而变 化,从而证实同其他恶性肿瘤一样,肝癌组织中亦 存在pAKt异常高表达,且与肿瘤患者预后有关。 因此,AKt对肝细胞癌的发生、发展、转移及其诊断 与治疗可能具有十分重要的意义。 3.3 PI3K/ANt信号通路的负性调节失常与肝细胞癌 PTEN是PI3K/AKt信号通路重要的负 因子,可拮抗PI3K的作用,抑制AKt的磷酸化,下 调PI3K/AKt通路的信号转导功能。许多研究表 明,肝细胞癌中存在PTEN基因的突变和缺失。郭 双平等 通过聚合酶链反应(PCR)一单链构象多态 性(SSCP)法检测42例人原发性肝癌组织中PTEN 第5、8外显子的突变发现,4例出现异常条带,占 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ 122・ 国际消化病杂志2008年4月 第28卷第2期Int J Dig Dis,April 25,2008,Vo1.28,No.2 9.5 (4/42),序列分析表明突变部位为PTEN基 因的第5外显子。肝细胞癌中不仅存在PTEN基 inhibitors as therapeutic agents.Curr Opin Pharmacol,2003, 3 426—434. 因突变,还存在PTEN蛋白异常表达,且可能与 HCC的发生、进展、转移及预后有关。Wan等口 分 析发现HCC的癌组织中PTEN蛋白阳性率明显低 7 Solit DB,Basso AD,Olshen AB,et a1.Inhibition of heat shock protein 90 function down—regulates Akt kinase and sensitizes tumors to Taxo1.Caneer Res,2003,63:2139—2144. 杨章民.磷酯酰肌醇3激酶家族研究进展.国外医学分子生物学 分册,2003,25:285—289. 于癌旁肝组织,且与HCC的病理学分级、进展分 期、有无癌栓呈负相关;Dong—Dong等_】 分析 8 Oao T.Furnari F,Newton AC,et a1.PHI PP:fl phosphatase PTEN和HCC的淋巴结转移百分率之间的关系, 表明在120例HCC中PTEN的表达情况为:12. 5 阴性,17.5 弱阳性,70%强阳性。在诊断时 27.5%存在淋巴结转移,淋巴结转移存在于80 PTEN阴性的HCC、57.14 PTEN弱阳性的HCC 和仅为10.71 强阳性的HCC。因此,PTEN功能 障碍似乎参与HCC的转移潜能。Hu等_2叩的研究 表明,在HCC患者中,与PTEN无缺失表达的患者 相比,PTEN表达水平降低的所有患者存活期更 短,复发率更高;HCC患者降低的PTEN表达水平 参与HCC的发病机制,并与HCC的恶性进展及差 的预后有关。 4展望 尽管PI3K/AKt信号通路与肝细胞癌的发生 密切相关,但目前仍有许多不甚清楚的地方。同 时,各条信号通路之间相互交叉形成了复杂的有机 信号网,例如PI3K/AKt信号通路与Ras/丝裂原活 化蛋白激酶(MAPK)信号通路、生长因子信号通路 相互联系、相互影响,可能共同对肝细胞癌的发生 起重要作用。进一步深入了解肝细胞癌发生的分 子机制,将为肿瘤的治疗奠定理论和试验基础。相 信随着对这条通路分子机制研究的深入,在不久的 将来,以PI3K/AKt信号通路为靶点的小分子药 物,将有望应用于肝细胞癌的临床治疗。 参考文 献 Neff LM,B ̄rgatti P,Capitan ̄.S,et a1.The nuclear phos- phoinositide 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Dong—Dong I ,Xi—Ran Z.Xiang-Rong C.Expression and signif— icanee of new tumor suppressor gene PTEN in primary liver cancer.Cell Mol Med,2003,7:67—71. 20 Hu TH,Huang CC,Lin PR。et a1.Expression and prognostic role of tumor suppressor gene PTEN/MMACl/TEP1 in hepa- toeellular carcinoma.Cancer,2003,97:1929—1940. (收稿日期:2007—05—08) (本文编辑:姜培乐) 

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