生命科学最新文献简述

E3泛素连接酶TRAF6对Akt的泛素化修饰及活性的调节

AKTin撰写

   生长因子与酪氨酸激酶受体结合，受体自身磷酸化募集PI3K，PI3K催化产生PIP3，PIP3与Akt的PH结构域结合并被募集到细胞膜，Akt的完全活化需要PDK1磷酸化T308，mTORC2磷酸化S473，活化的Akt通过磷酸化其一系列的底物而在细胞存活、凋亡与代谢调节等方面发挥重要作用，Akt活性的显著变化通常与人类的疾病（如糖尿病与肿瘤）密切相关。在此过程中，Akt是如何被募集到细胞膜上的分子机制一直不是很清楚。最近，Yang等报道了一种E3泛素连接酶TRAF6，可以泛素化修饰Akt，从而促进Akt转移到细胞膜上，并被激活。在TRAF6缺失的细胞中，生长因子诱导的Akt的泛素化、细胞膜定位、激活和信号传递都减弱了。该结果发表在最新一期的Science上。
   蛋白的泛素化修饰是非常重要的翻译后修饰之一。泛素链上的第48位赖氨酸(K48)的泛素化修饰通常导致蛋白的降解，而第63位赖氨酸(K63)的泛素化修饰则调节着信号的激活和蛋白的细胞亚定位。Yang等发现Akt是被泛素化修饰的，且该泛素化修饰是通过泛素K63，而不是K48，从而猜测可能Akt的泛素化修饰调节其亚细胞定位。研究人员从几种E3连接酶中确定了TRAF6可能是Akt的泛素化修饰酶。TRAF6特异性与Akt结合并泛素化修饰Akt，而E3连接酶活性缺失的TRAF6 C70A虽然仍与Akt 结合，但不能泛素化Akt。TRAF6能与Akt1，Akt2，Akt3结合，但只能泛素化修饰Akt1和Akt2。TRAF6对Akt 的泛素化能促进Akt T308的磷酸化，但对S473的磷酸化没有影响。
   Akt通过PH结构域与PIP3的相互结合。作者发现TRAF6对Akt的泛素化修饰位点是K8和K14，二者位于PH结构域内。K14R的突变特异性的阻断Akt与PIP3的相互作用，而K8R突变并不影响该相互作用。K14R或K8R的突变都会显著降低Akt的泛素化修饰水平和T308/S473的磷酸化水平。因此，TRAF6可能通过对Akt的泛素化修饰而促进Akt募集到细胞膜并被激活。
为进一步证实Akt活化需要TRAF6，作者比较了Traf6-/-和Traf6+/+ MEF细胞中Akt的泛素化和磷酸化水平。在生长因子的刺激下，Traf6-/- MEF细胞中Akt的泛素化修饰和磷酸化修饰水平均低于Traf6+/+ MEF细胞。在Traf6-/- MEF细胞中过表达TRAF6可恢复Akt的磷酸化水平，而TRAF6 C70A则不具备这种能力。同样，Traf6-/- MEF细胞的凋亡水平高于Traf6+/+ MEF细胞，在Traf6-/- MEF细胞中重新过表达TRAF6可营救凋亡表型。
   Akt在肿瘤细胞中处于高度激活状态。Akt PH结构域的E17K突变体存在于很多肿瘤中，该突变显著增加T308的磷酸化，而不影响S473的磷酸化。作者发现K8R/E17K突变的Akt，其泛素化修饰水平降低，同时Akt的膜定位和T308位点的磷酸化水平也降低，因此，E17K突变的肿瘤中Akt高度活化需要Akt的泛素化修饰。作者还进一步证实降低TRAF6的表达可明显降低PC-3前列腺癌细胞的裸鼠致瘤能力，提示TRAF6有可能作为肿瘤治疗的靶位点进行药物设计。
   该文章首次报道了TRAF6泛素化修饰Akt，并对Akt上膜活化的机制提出了新解释。Akt的激活与肿瘤的发生有着重要的关系，一些参与Akt激活和信号调节的蛋白已经作为肿瘤治疗的靶位点进入临床试验。肿瘤药物rapalogs (rapamycin analogs)可以抑制mTORC1，而mTORC1的底物p70S6K反馈抑制Akt活化，单一临床应用 rapalogs可以激活Akt。Yang的文章指出抑制TRAF6能抑制Akt的激活，增强细胞的凋亡水平，因此，TRAF6抑制剂有望与rapalogs联合用于肿瘤治疗。

原文：
1. Yang W, et al. (2009) The E3 ligase TRAF6 regulates Akt ubiquitination and activation. Science 325: 1134-1138
2. Restuccia D. F, Hemmings B. A. (2009) Blocking Akt-ivity. Science 325: 1083-1084