某些人类癌症中,AKT1激酶的plekstrin同源区(plekstrin homology domain ,PHD)含有一个点突变,促进膜结合(membrane association)和肿瘤形成。
AKT1/PKB激酶是PI3K信号传递途径(在人类癌症中 常常失控)的一个下游靶标,依赖于膜结合和随后的磷酸化而活化。 AKT的PHD(plekstrin 同源区)与PIP3或PIP2磷脂结合,调控膜定位。体外实验中,AKT的膜结合突变会改变啮齿类和人类的细胞。虽然磷酸化的AKT在几种人类癌症中都有上升,但至今未有关于AKT的致瘤性突变的报道。最近,John D. Carpten与其同事证实,几种人类肿瘤样本中AKT1的PHD中的点突变有一致性,促进膜结合和细胞转化。文章刊登于7月4日《Nature》杂志。
研究人员对这些人类乳腺癌、结肠癌和卵巢癌样本的基因组进行测序,未曾发现AKT1的催化区(catalytic domain)有突变,但至少6%的肿瘤样本中,AKT1 PHD(AKT(E17K))的磷脂结合位点中,第17位的谷氨酸突变为赖氨酸。这种突变改变了PHD的构造,提高了AKT激酶在体外的活性。没有生长因子刺激时,PIP2和PIP3的细胞水平下降,AKT1仍停留在细胞质中。活细胞成像结果显示,AKT(E17K)即便在细胞饥饿时也能够联合质膜,说明PHD突变的膜结合不需要PIP2或PIP3,或者PHD突变能够结合低水平表达的磷脂。
Rat1纤维原细胞表达AKT1,导致停泊和接触-非依赖性(anchorage- and contact-independent)生长;表达AKT(E17K)和造血干细胞中IgH增强子驱动的c-Myc的小鼠会发展出白血病。AKT1/2抑制剂VIII和LY294002分别阻断AKT1(E17K)的膜结合和PI3K的活性,但这两种试剂对AKT1(E17K)的定位和活性无影响——为发展基于阻断致瘤性PI3K途径信号传递的癌症治疗策略提供了重要参考。
PI3K途径通过促进磷酸化和膜结合,激活AKT。有趣的是,这些在人类肿瘤样本中发现的AKT1突变与其它PI3K途径突变不相符,证明AKT(E17K)即使在上游LI3K途径没有活性的情况下也能促进细胞转化。
这种在AKT1的PHD区种发现的致癌性突变研究PI3K在人类癌症中的作用及发展PI3K抑制剂的重要进步。