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、AKT2、AKT3。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。
三、PI3K/AKT与AD
细胞生长发育过程中一直都发生细胞凋亡。在生命成熟期,细胞凋亡的速度会降低,但是在老年期细胞凋亡速度会增加;在老龄过程中,随着神经细胞新陈代谢过程中产生自由基等代谢物的累积,导致氧化性应激反应,引起线粒体通透性的改变,从而引起细胞凋亡,最终导致神经系统的疾病发生,如AD、PD等。因此,提高神经元的存活可以实现缓解或治疗这类疾病的目的。影响神经元存活的因素很多,包括各种神经营养因子、胰岛素和胰岛素样生长因子-1等,这些蛋白通过与受体结合引起信号转导,从而影响细胞的新陈代谢。PI3K/AKT信号通路是细胞存活的重要通路之一,其中AKT/PKB、环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)、叉头转录因子(FOXO)、核因子κB(NF-κB)等是PI3K/AKT通路中的重要分子,它们通过调节凋亡相关蛋白如Bcl-2、Bax等因子的表达水平,实现对细胞生存的调节。在AD疾病的研究中发现,海马神经元由于AKT/PKB表达的减少,使BAD和CREB的磷酸化减少,导致神经元处于凋亡或凋亡前期状态。可见,PI3K/AKT信号通路与AD的发生与发展具有一定的联系,通过改变PI3K/AKT信号通路的作用可以实现对AD发病机制的调节。
在AD等脑老化疾病的大脑内,部分脑区会出现神经元数目明显减少的变化,这些变化主要是由于细胞凋亡等原因引起的,而引起细胞凋亡的因素很多,其中包括氧化性应激反应、谷氨酸兴奋毒性作用、神经营养因子缺乏、DNA损伤以及功能结构改变的蛋白质聚集等。在引起细胞凋亡的机制中,最终都是通过引起线粒体膜通透性的改变,导致细胞凋亡,最终引起神经系统疾病的发生,如AD、PD等。而PI3K/AKT信号通路对线粒体膜通透性蛋白Bcl-2、Bax等蛋白表达水平确实存在调节的作用。而且还有的研究表明通过P38活化的介导作用使PI3K/AKT的抑制诱导神经元的凋亡。可见,通过调控PI3K/AKT信号通路的活性可以实现对线粒体膜通透性的调节,从而影响细胞的凋亡,最终达到改善老龄化记忆功能减退的目的。
另外,目前对AD产生的特殊病理结构形成机制的研究发现,这两个结构的形成过程中也可能有PI3K/AKT信号通路的参与。研究发现sAPPα 就会刺激PI3K/AKT/GSK-3β的存活信号通路,但是β淀粉样蛋白(Aβ)低聚体会阻断这个信号转导通路,从而导致特殊部位神经元的易损伤性增加。还有的研究发现胰岛素可以通过PI3K/AKT信号通路调节早老素1的局部定位,从而实现对Aβ病理改变的调节作用。这些说明PI3K/AKT信号通路可能参与淀粉样蛋白的代谢过程。
