PI3K/AKT信号通路功能及常见研究思路

不管是做基础研究还是应用研究,在解释表型的时候,机制中不带一条信号通路的解释,都不足以说明你真的阐述清楚了机理。信号通路,通常作为很多研究最重要也是很关键的一步,一般也回放在最后,以完成研究的完整思路:xxx药物通过xxx信号通路影响xxx疾病的xxx表型。在这我们就仔细研究一下这条信号通路:PI3K/AKT 信号通路,2020年已经发表的文献,就高达200篇,平均一天一篇啊。让我们赶紧来了解一下PI3K/AKT通路吧。

PI3K/AKT信号通路简介

PI3K/AKT信号通路是一条与增殖,分化和凋亡相关的信号通路。PI3K是磷脂酰肌醇3-激酶,分为IA和IB两个亚型, 他们分别可以接收来自酪氨酸激酶连接受体和G蛋白偶联受体传递的信号,能够发挥类脂激酶和蛋白激酶的双重活性。AKT也叫做PKB(protein kinase B),是PI3K的下游分子,包括AKT1、AKT2和AKT3等至少3种存在形式。

相关的分子有:PI3K, Akt,mTOR(哺乳动物的雷帕霉素靶点),AMPK(AMP 依赖的蛋白激酶),GSK-3(糖原合成酶 3),PDK-1(3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1), CK2(酪蛋白激酶 2),DNA-PK(DNA 依赖性蛋白激酶), eNOS(内皮型一氧化氮合成酶),MELK(母体胚胎亮氨酸拉链激酶),S6 Kinase(核糖体 s6 激酶), PI4K(磷脂酰肌醇 4-激酶), PIKfyve(磷酸肌醇激酶),PTEN(人第 10 号染色体缺失的磷酸酶),CREB(环磷腺苷效应元件结合蛋白)等等。

PI3K/AKT信号通路的功能

PI3K/AKT信号通路有时候也会连接下游mTOR信号被共同成为“PI3K-AKT-mTOR通路”,是已被确定对癌症重要的三个主要信号通路之一。mTOR(mammalian target of rapamycin)是一类丝/苏氨酸激酶,是雷帕霉素的作用靶点,PI3K/AKT信号来发挥作用,进而调节细胞代谢,生长和增殖。

研究肿瘤方向的小伙伴,肯定都对这条信号通路不陌生。PI3K/AKT通路与人类肿瘤发生发招密切相关,很多肿瘤研究机制的时候,都会选用这条通路作为解释的机制。PI3K/AKT通路可以调节肿瘤细胞的增殖和存活,在肿瘤细胞的迁移,粘附,血管生成和外基质中发挥重要作用。

PI3K/AKT信号通路文献发表

首先以“PI3K/AKT signal pathway”为关键词,构建发文量的趋势,在标题和摘要中涉及信号通路关键词的发文章,逐年递增,发文章十分庞大。

PI3K/AKT信号通路的常见研究思路

PI3K/AKT通路涉及很多分子,在研究中,常常搞不清楚信号通路的测定,需要测定哪些分子?要不要测磷酸化形式?接下来我们看几篇文献来解释一下。

案例一:PI3K/AKT通路的激活研究

案例来源于2020年发表的一篇文章,参考文献附在文末。研究心肌缺血再灌注损伤(MIRI)和过表达了STRAP分子的大鼠心肌组织中,PI3K/AKT通路的激活情况。

实验仅仅通过WB来检测Akt和磷酸化的Akt(p-Akt)的表达来代表PI3K/AKT通路,p-Akt的高表达,代表了通过被激活,结果显示STRAP激活了MIRI大鼠的PI3K/AKT通路。

案例二:药物起作用的关键是PI3K/AKT通路

案例来源于2020年发表的一篇文章,参考文献附在文末。本文研究梭状芽孢杆菌(EHF)乙醇提取物对B16F10细胞系(黑色素瘤细胞)的影响。为了研究PI3K/AKT通路的激活,通过WB检测了PI3K,p-PI3K,Akt,p-Akt等分子的表达,磷酸化的蛋白代表分子的激活。结果显示EHF浓度依赖性抑制PI3K/AKT通路的激活。

为了进一步证实PI3K / Akt途径在EHF介导的细胞凋亡中的作用,体外添加PI3K/AKT通路的抑制剂进行研究。采用的抑制剂是LY294002,一种特殊的PI3K抑制剂。结果显示抑制剂与EHF的共同处理会导致更加严重的细胞凋亡,证明了EHF通过抑制PI3K / Akt信号转导通路来诱导细胞凋亡。

PI3K/AKT信号通路套路总结

PI3K/AKT通路在实验组是抑制或者激活,主要是通过磷酸化的PI3K和AKT分子来确定,检测通路的状态需要一起检测。另外,在确定通路是非常关键,药物起作用的关键时,可以通过抑制剂LY294002来进行观察,看抑制通路后的有效性。

 

结 语

当今的研究,都需要一个匹配的机制解释。信号通路是一个最常见也是最实用的机制。肿瘤研究中PI3K/AKT通路也是一个很好的研究对象,研究思路清晰,标志物明确,很适合用于SCI文章的实验中。

 

附:
案例一参考文献:

Huang L,Kuang F,Xie Q-Y et al. STRAP reduces endoplasmic reticulum stress and apoptosis in cardiomyocytes and attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury by activating PI3K/PDK1/Akt signaling pathway.[J] .Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2020, 24: 4430-4439.

案例二参考文献:

Park Cheol,Lee Hyesook,Hwangbo Hyun et al. Ethanol Extract of Hizikia fusiforme Induces Apoptosis in B16F10 Mouse Melanoma Cells through ROS-Dependent Inhibition of the PI3K/Akt Signaling Pathway.[J] .Asian Pac. J. Cancer Prev., 2020, 21: 1275-1282.

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