Кіріспе
Серин-треонинге тән үш белок киназасының жиынтығы.
Белок киназасы B (PKB), сондай-ақ Akt деп те аталады, бұл глюкоза метаболизмі, апоптоз, жасушалардың көбеюі, транскрипция және жасушалардың қозғалуы сияқты көптеген жасушалық процестерде маңызды рөл атқаратын үш серин/треонинге тән белок киназасының жиынтық атауы.
Отбасы мүшелері - изоформалар
Протеинкиназа B-нің изоформаларын кодтайтын үш түрлі ген бар. Бұл үш ген AKT1, AKT2 және AKT3 деп аталады және тиісінше RAC альфа, бета және гамма серин/треонин белок киназаларын кодтайды. PKB және Akt терминдері барлық үш геннің өнімдерін бірге білдіруі мүмкін, бірақ кейде PKB альфа және Akt1 ғана қолданылады. Akt1 жасушалық тіршілік жолдарына қатысады, апоптоз процестерін тежейді. Akt1 сонымен қатар ақуыз синтезін индукциялайды, сондықтан ол скелеттік бұлшық еттің гипертрофиясына және жалпы ұлпаның өсуіне әкелетін жасушалық жолдардағы маңызды сигналдық ақуыз болып табылады. Akt1 генінің толық жойылған тышқан моделінде өсудің баяулауы және ұрықтар мен тимус сияқты тіндерде спонтанды апоптоздың күшеюі байқалады. Апоптозды тежеп, клетканың тіршілігін арттыра алатындықтан, Akt1 көптеген қатерлі ісіктердің маңызды факторы ретінде қарастырылады. Akt1 бастапқыда трансформациялық ретровирустың онкогені ретінде анықталды, AKT8. Akt2 инсулиннің сигналдық жолдарының маңызды сигналдық молекуласы болып табылады. Ол глюкоза тасымалын индукциялау үшін қажет. Akt1 жоқ, бірақ Akt2 қалыпты тышқанда глюкоза гомеостазы бұзылмайды, бірақ жануарлар кішкентайрақ болады, бұл Akt1 өсудегі рөлін көрсетеді. Керісінше, Akt2 жоқ, бірақ Akt1 қалыпты тышқандарда жеңіл өсу жетіспеушілігі және диабеттік фенотип (инсулинге төзімділік) байқалады, бұл Akt2 инсулин рецепторларының сигналдық жолдарына көбірек тән деген оймен сәйкес келеді. Akt3 рөлі әлі толық анықталған жоқ, бірақ ол негізінен мида экспрессияланады. Akt3 жетіспейтін тышқандардың миы кішкентай екені хабарланды. Akt изоформалары адамның әртүрлі ісіктерінде жоғары экспрессияланады және геномдық деңгейде асқазан аденокарциномасында (Akt1), жұмыртқа безінің (Akt2), бүйрек безінің (Akt2) және сүт безінің (Akt2) қатерлі ісіктерінде күшейеді.
Атауы
Akt атауы оның функциясына сілтеме жасамайды. Akt-тегі "Ак" спонтанды тимикалық лимфомалар дамытатын AKR егеуқұйрық тұқымына қатысты. "Т" әрпі "тимоманы" білдіреді; бұл әріп "Ак" егеуқұйрық тұқымынан трансформацияланатын ретровирус оқшауланған кезде қосылды, оны "Akt 8" деп атады. Авторлар былай деп көрсетеді: "Акциялы A штамм k AKR егеуқұйрығы Рокфеллер институтындағы доктор К. П. Роудстың зертханасында К. Б. Роудс тарапынан ішкі сәйкестендірілген". Осы вирустың кодтаған онкогені ашылғанда, ол v Akt деп аталды. Сондықтан, жақында анықталған адам аналогтары да осыған сәйкес аталды.
Реттеу
Akt1 PI3K/AKT/mTOR жолымен және басқа да сигналдық жолдарға қатысады.
Байланысты фосфолипидтер
Акт ақуыздары PH домені немесе плекстрин гомологиялық домені деп аталатын ақуыз доменіне ие, ол алғаш рет табылған плекстрин ақуызының атымен аталған. Бұл домен фосфоинозиттерге жоғары сәйкестікпен байланысады. Акт ақуыздарының PH домені PIP3 (фосфатидил инозитол (3,4,5) трифосфат, PtdIns(3,4,5)P3) немесе PIP2 (фосфатидил инозитол (3,4) бифосфат, PtdIns(3,4)P2) молекулаларымен байланысады. Бұл жасушалық сигналдауды реттеу үшін маңызды, себебі дифосфорилденген фосфоинозит PIP2 тек PI 3 киназалар (фосфоинозит 3 киназа немесе PI3K) ферменттері тобы арқылы фосфорилденеді және жасушаға өсу процесін бастау туралы сигнал берген химиялық хабаршыларды қабылдағаннан кейін ғана. Мысалы, PI 3 киназалар G белокпен байланысқан рецепторлар немесе инсулин рецепторы сияқты рецепторлық тирозинкиназалар арқылы белсендірілуі мүмкін. Белсендірілгеннен кейін PI 3 киназа PIP2-ні фосфорилдеп, PIP3-ті құрайды.
Фосфорилирлеу
ПИП3 байланысу арқылы мембранаға дұрыс орналасқаннан кейін, Акт оның белсендіретін киназалары – фосфоинозит тәуелді киназа 1 (PDPK1, Акт1-де треониндік 308 позициясында және Акт2-де треониндік 309 позициясында) және сүтқоректілердегі рапамицинге сезімтал кешеннің 2-сі (mTORC2, серин 473 (Akt1) және 474 (Akt2) позицияларында, тамақтанған кезде жоғары деңгейде кездеседі) арқылы фосфорилденеді, алдымен mTORC2 арқылы. Сондықтан mTORC2 функционалды түрде ұзақ ізделінген PDK2 молекуласы ретінде әрекет етеді, бірақ интегралинге байланысты киназа (ILK) және митогендік белсендірілген протеин киназа белсендіргіш протеин киназа 2 (MAPKAPK2) сияқты басқа молекулалар да PDK2 ретінде қызмет ете алады. mTORC2-нің фосфорилдеуі PDPK1 арқылы Акт изоформаларының келесі фосфорилдеуін күшейтеді. Белсендірілген Акт изоформалары өздерінің киназалық белсенділігі арқылы көптеген субстраттарын (мысалы, mTOR) белсендіре немесе тежеуі мүмкін. Акт изоформалары PI 3 киназаларының төменгі эффектісі болумен қатар, PI 3 киназаға тәуелсіз түрде де белсендірілуі мүмкін. ACK1 немесе TNK2, рецепторлық емес тирозинкиназа, Акт-ті тирозин 176 қалдығында фосфорилдейді, бұл PI 3 киназаға тәуелсіз белсендірілуіне алып келеді.
О-ГЛКНАциллендіру
Akt OGT арқылы O GlcNAcylденуі мүмкін. Akt-тің O GlcNAcylденуі T308 фосфорилдануының азаюымен байланысты.
Убиквитинация
Akt1 трансляцияланған кезде, Akt1 айналма мотивіндегі T450 позициясында фосфорилияланады. Егер Akt1 осы позицияда фосфорилияланбаса, Akt1 дұрыс бүктелмейді. Fосфорилияланбаған, қате бүктелген T450 Akt1 убиквитинделеді және протеасомамен ыдырайды. Akt1 сондай-ақ IGF-1 жауабы кезінде T308 және S473 позицияларында фосфорилияланады, нәтижесінде пайда болған полифосфорилияланған Akt E3 лигазасы NEDD4 арқылы ішінара убиквитинделеді. Убиквитинделген фосфорилияланған Akt1-дің көп бөлігі протеасомамен ыдырайды, ал қалған аз бөлігі өз субстраттарын фосфорилеу үшін убиквитинделуге тәуелді түрде ядроға транслокацияланады. Қатерлі ісіктен туындаған Akt1 (E17K) мутанты, жабайы типті Akt1-ге қарағанда оңайырақ убиквитинделеді және фосфорилияланады. Убиквитинделген фосфорилияланған Akt1 (E17K) жабайы типті Akt1-ге қарағанда ядроға тиімдірек транслокацияланады. Бұл механизм адамдарда E17K Akt1-дің тудырған қатерлі ісікке әсер етуі мүмкін.
Липидті фосфатазалар және PIP3
PI3K-ге тәуелді Akt1 активациясы жоғарыда аталған PI3K-қа қарама-қарсы әрекет ететін ісікке қарсы PTEN арқылы реттелуі мүмкін. PTEN фосфатаза ретінде PIP3-ті PIP2-ге дейін дефосфорилдейді. Бұл Akt сигналдық жолынан мембраналық локализация факторын жояды. Бұл локализация болмаған жағдайда Akt1 активациясының жылдамдығы және Akt1-ге активация үшін тәуелді барлық төменгі бағыттар айтарлықтай төмендейді. PIP3 "5" позициясында SHIP иннозитол фосфатазаларының SHIP1 және SHIP2 тобы арқылы да дефосфорилденуі мүмкін. Бұл полифосфатты инозитол фосфатазалары PIP3-ті дефосфорилдеу арқылы PIP2-ні құрайды.
Белсенді фосфатазалар
PHLPP отбасындағы фосфатазалар, PHLPP1 және PHLPP2, Akt-тың нақты изоформаларын тікелей дефосфорилеу арқылы оларды белсенділіксіздендіреді. PHLPP2 Akt1 және Akt3-ты дефосфорилеуге қабілетті, ал PHLPP1 Akt2 және Akt3-қа қатысты ерекшелік көрсетеді.
Функция
Akt киназалары көптеген төменгі ағыстағы эффекттерді, мысалы, ядролық фактор κB, Bcl-2 отбасылық ақуыздарын, бас лизосомалық регулятор TFEB және егездің қос минуты 2 (MDM2) - ні байланыстырып және реттеу арқылы жасушаның тірі қалуын және метаболизмін реттейді.
Жасушалардың тіршілік етуі
Акт киназалар өсім факторларының әсерімен жасушалардың тірі қалуын тікелей де, жанама да жолдармен ынталандыра алады. BAD – Bcl-2 туысына жататын апоптозды күшейткіш белок. Akt1 BAD белгісін Ser136 орнында фосфорлап, оның Bcl-2/Bcl-X кешенінен бөлінуіне және апоптозды күшейту функциясын жоғалтуына себеп болады. Akt1 IκB киназасын (IKK) реттеу арқылы NF-κB-ны да белсендіре алады, соның нәтижесінде жасушаның тірі қалуына қатысты гендердің транскрипциясы жүзеге асырылады.
Жасушалық цикл
Akt изоформалары жасушалық циклде маңызды рөл атқаратыны белгілі. Әртүрлі жағдайларда Akt1-дің белсенділігі G1 және G2 фазаларындағы жасуша циклінің тоқтауын жеңуге көмектеседі. Бұдан әрі, белсендірілген Akt1 мутациялық әсерге ұшыраған жасушалардың көбеюіне және тірі қалуына жағдай жасайды, демек, басқа гендерде мутациялардың пайда болуына себеп болуы мүмкін.
Метаболизм
Акт2 инсулиннің әсерінен глюкоза тасымалдаушы 4 (GLUT4) плазмалық мембранаға жылжуы үшін қажет. Акттың фосфорилирлеуі нәтижесінде гликоген синтезасының 3-киназасы (GSK 3) тежелуі мүмкін, бұл гликоген синтезінің жоғарылауына алып келеді. GSK3 сондай-ақ Wnt сигналдық каскадына қатысады, сондықтан Акт Wnt жолына да қатысуы мүмкін. Оның HCV шақырылған стеатоздағы рөлі белгісіз.
Лизосомалық биогенез және аутофагия
Akt1 лизосомалық биогенездің басты реттеушісі TFEB-ті серин 467 аминоқышқылына тікелей фосфорилирлеу арқылы реттейді. Фосфорилирленген TFEB ядроға енбейді және оның активтілігі төмендейді.
Клиникалық маңызы
Akt ақуыздары қатерлі жасушалардың тірі қалуымен, көбеюімен және басып кіру қабілетімен байланысты. Akt-ның белсенділігі адам қатерлі ісігі мен ісік жасушаларында ең көп кездесетін өзгерістердің бірі болып табылады. Тұрақты түрде белсенді Akt-ға ие қатерлі жасушалар тірі қалу үшін Akt-ға тәуелді болуы мүмкін. Сондықтан, Akt ақуыздарын және олардың жолдарын түсіну қатерлі ісік пен ісіктерді емдеу үшін жақсырақ терапия құру үшін маңызды. Akt1-дегі мозаикалық белсендіретін мутация (c. 49G→A, p. Glu17Lys) Proteus синдромымен байланысты, ол терінің, байланыстырғыш тіндердің, мидың және басқа тіндердің артық өсуіне себеп болады.
Акт ингибиторлары
Акт ингибиторлары нейробластома сияқты қатерлі ісіктерді емдеуге пайдаланылуы мүмкін. Кейбір Акт ингибиторлары клиникалық сынақтардан өтті. 2007 жылы VQD 002 І фазалық сынақтан өтті. 2010 жылы Перифозин ІІ фазаға жетті, бірақ 2012 жылы ІІІ фазадан өте алмады. Мильтефозин лейшманиозға арналған мақұлдама алды және басқа да жағдайлар, соның ішінде ВИЧ бойынша зерттеулер жүргізілуде. Акт1 қазір HSV 1 және HSV 2 (ерпіс вирусы: сәйкесінше ауыз және жыныс мүшелерінің ерпісі) жасушаларына енудің "кілті" деп есептеледі. Жасуша ішіндегі кальцийдің босатылуы герпес вирусының енуіне мүмкіндік береді; вирус Акт1-ді белсендіреді, ол өз кезегінде кальцийдің босатылуын тудырады. Вирустық инфекцияға ұшырамас бұрын жасушаларды Акт ингибиторларымен емдеу инфекция деңгейін айтарлықтай төмендетуге әкеледі. MK 2206 2011 жылы асқынған қатты ісіктерге қатысты 1-фазалық сынақтардың нәтижелерін жариялады, содан кейін көптеген түрлі қатерлі ісік түрлеріне арналған ІІ фазалық зерттеулерге қатысты. 2013 жылы AZD5363 қатты ісіктерге қатысты І фазалық сынақтардың нәтижелерін жариялады, ал 2016 жылы олапарибпен AZD5363-тің бірлескен зерттеулерінің нәтижелері жарияланды. Ипатазертиб сүт безі қатерлі ісігіне арналған ІІ фазалық сынақтардан өтуде.
Akt изоформаларының төмендеуі зиянды әсерлерге әкелуі мүмкін
Akt изоформасының белсенділігі көптеген қатерлі ісіктермен байланысты; алайда, Массачусетс бас ауруханасы мен Гарвард университетінің зерттеу тобы күтпеген жерден Akt және оның төменгі ағыстағы эффекттері FOXO-ның жіті миелоидты лейкемияда (AML) кері рөлін байқады. Олар жоғары FOXO деңгейімен байланысты Akt белсенділігінің төмен деңгейі лейкемия бастаушы жасушалардың (LIC) қызметін және жетілмеген күйін сақтау үшін қажет екенін мәлімдеді. FOXO-лар белсенді, яғни Akt белсенділігі төмен, AML пациенттерінің шамамен 40% үлгілерінде, генетикалық типке қарамастан табылды; және Akt-ны белсендіру немесе FoxO1/3/4-тің бірлескен жойылуы егешқұрлы моделдегі лейкемиялық жасушалардың өсуін азайтты.
Akt1 гиперактивтілігі зиянды әсерлерге әкелуі мүмкін
Екі зерттеу Akt1-дің жасөспірімдердің гранулозалық жасушаларының ісігіне (ЖЖІ) қатысты екенін көрсетті. 15 жасқа дейінгі қыздарда кездесетін ЖЖІ-нің 60%-дан астамында ақуыздың плекстрин гомология доменіндегі (ПГД) ішкі қайталанулар табылды. Ішкі қайталануы жоқ ЖЖІ-де жоғары сақталған қалдықтарға әсер ететін нүктелік мутациялар анықталды. Қайталануларды тасымалдайтын мутацияланған ақуыздар жасуша ішіндегі табиғи емес таралуды көрсетті, плазмалық мембранада айқын байыту байқалды. Бұл Akt1 белсенділігінің күшті деңгейіне әкелді, бұл жоғары фосфорилирлеу деңгейімен көрсетілді және репортерлік талдаулармен расталды. РНҚ тізбегінің талдауы цитокин және гормондық сигналдануға, сондай-ақ жасуша бөлінуімен байланысты процестерге қатысқан әртүрлі экспрессияланатын гендердің тізбесін анықтады. Қосымша талдаулар мүмкін дедифференциация процесін көрсетті және көптеген транскриптомдық бұзылыстар Akt1 белсенділігімен бұзылған транскрипция факторларының шектеулі жиынтығы арқылы жүзеге асырылуы мүмкін деген болжам жасалды. Осы нәтижелер Akt1 соматикалық мутацияларын ЖЖІ патогенезіндегі маңызды, мүмкін тудыратын факторлар ретінде көрсетеді.