哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路与肿瘤的研究进展

ｋｉＩｌａ辩，飓Ｋ）／丝苏氨酸蛋白激酶（ｓｅｒｉｎｅ－ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ
常保守的蛋白激酶家族，广泛的存在于各种生物细胞。２０世 纪９０年代人们在酵母菌中发现两种蛋白分别称为ＴＯＲＩ和
ｎａ鸵，Ａｋｔ）／ｍＴＯＲ途径来实现的。其具体调节机制为生长因子 或胰岛素与细胞膜上的受体结合，引起胰岛素受体底物磷酸 化，随后ｎ３Ｋ与磷酸化的胰岛素受体底物结合，使磷脂酰肌 醇２磷酸转化为磷脂酰肌醇３磷酸。脂类磷酸酶可以逆转此
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｍｍａｌｉａｎｔａｒｇｅｔ ｏｆ
ｒａｐｏｍｙｅｉｎ，ｍｒｍＲ。ｉ８∞ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｅｎｎａｔｎｍｓｄｕｃｔｉｏｎｍｏｌｅｃｕｌａｒ
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ｋｉｎｄ ０ｆ
ｓｅｒｉｎｅ／ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ ｐｒｏｔｅｉｎ
ｍＴＯＲＣＩ的主要区别在于ｍＴＯＲＣ２缺乏Ｒ印ｔ饵，面是包含最新
ｍＴＯＲ形成的两种复合物ｍＴＯＲＣｌ和ｍＴＯＩｔＣ２。ｍＴＯＲＣｌ
ｎ正ｓ１８（ｗｎｒ印ｅ越ｐ删ｅｉｌｌ）和ｒｏＴＯＲ。ｍＴＯＲＣｌ和ＦＫＢＰｌ２－ｒａｐａｍ－ ｙｅｉｎ相结合，在体内、外抑制ｍＴＯＲ激酶活性［２】。ｍＴＯＲＣ２与
而抑制ｒｏＴＯＲｔ引。现在已知低能量、高一磷酸腺苷，三磷酸腺
ＴＯＲ２的同系物称之为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（ｉＥｎｌｉｌｌｎ
ｔａｒｇｅｔ ｏｆ
ｒａｐａｍｙｅｉｎ，ｍＴＯＲ）又称ＦＲＡＰ（ＦＫ泓蛐ｐｒｏｔｅｉｎ
１２－
ａｎｄ ｒａｐａｍｙｃｉｎ－ａｓｓｏｅ油ｅｄ ｒ釉ｔｅｉ．），ＲＡＦｒｌ（ｍｌ刎ｍｙｃｉｎ ａｎｄ ＦＫＢＰ－１２
反应，是飓ＫＩＡｋｔｌｍＴＯＲ通道的负向调节因子。飓Ｋ将磷脂
变构而导致ｍＴＯＲＣｌ的激活，同时磷酸化下游靶目俐４。。
１．２．２营养营养主要以氨基酸调节为主，当氨基酸缺乏， 特别是亮氨酸缺乏会引起ｍＴＯＲ的效应因子核糖体Ｓ６蛋白 激酶（Ｓ６ （４Ｅ
（１ｐ３６．２），其编码蛋白由２ ５４９个氨基酸组成，相对分子质量
２．８９ｘ
１０３。从氨基端到羧基端ｒｏＴＯＲ主要结构域依次是：
肿瘤细胞的Ｒａｓ，飓Ｋ／Ａｋｔ／ｍＴＯＲ信号通路中存在Ｒａｓ癌基因
异常激活ｎ７。。另外，脂类磷酸酶、结节性硬化复合物、ＬＫＢＩ 这３种蛋白是ｒｏＴＯＲ的上游负性调节因子，这些蛋白功能的 失调可能是肿瘤发生时ｒｏＴＯＲ信号通路被激活的原因之一。 研究发现，结节性硬化复合物１／２失活与非恶性错构瘤的发 生有关，还可导致结节性硬化综合征。结节性硬化复合物是 肿瘤抑制因子，当结节性硬化复合物基因发生突变或缺失时， 会引起细胞黏附生长和迁移导致大脑及肾脏结节性硬化损 伤。哺乳动物的细胞中结节性硬化复合物是ｍＴＯＲ的抑制基 因，因此在结节性硬化复合物异常的细胞中，ｍＴＯＲ和它下游 的效应分子被激活，使细胞不断生长。脂类磷酸酶功能缺失， 结节性硬化复合物缺失的现象在其他肿瘤发生的过程中也经 常出现。脂类磷酸酶属于抑癌基因脂类磷酸酶的产物，是一 种３．磷酰脂肌醇磷酸酶，它的基因位于染色体ｌｏｑ２３，当脂类 磷酸酶发生缺失突变时也可以使ｎ３ Ｋ及产物增加，Ａｋｔ活性 增强，使细胞发生突变，引起前列腺癌、乳腺癌和子宫内膜癌
１ １．１
复合物（俄ｌ，鸭Ｃ２），使其解聚，丧失对ｍＴＯｌｌ的活性抑制作
用。因此ｒｏＴＯＲ是通过结节性硬化复合物与Ａｋｔ联系起来 的。这个复合物作为异二聚体负性调节ｍＴＯＲ信号转导通 路。Ｒｈｅｂ（一种Ｒ舾样小分子三磷酸鸟苷酶）能诱导ｍＴＯＲＣｌ
ｍＴＯＲ信号通路 ｒｏＴＯＲ的分子结构 ｍＴＯＲ基因位于１号染色体短臂
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１．３．１ ４Ｅ－ＢＰＩ
影响，就目前的研究表明ｒｏＴＯＲ信号转导通路的异常与多种 肿瘤的形成，细胞的恶性转化有关。在肿瘤发生时，具有促肿
瘤形成的蛋白飓Ｋ和Ａｋｔ过度表达，使Ⅱ册Ｒ信号转导通路
不断的被激活。如编码ｎ３Ｋ和Ａｋｔ催化亚基的基因在人类 多种肿瘤中过度表达。有研究表明，３０％的上皮组织来源的
酰肌醇依赖性激酶１和Ａｋｔ召集至细胞膜上，磷脂酰肌醇依 赖性激酶ｌ磷酸化并激活Ａｋｔ，Ａｋｔ进一步磷酸化结节性硬化
ｔａｒｇｅｔ－Ｉ）或ＲＡＰｒｌ（ｒａｐａｍｙｅｉｎ ｔａｒｇｅｔ－１）。近几年来的进一步研 究发现，ｍＴＯｌｌ作为一种重要的调节基因通过调节细胞周期、 蛋白质合成、细胞能量代谢等多种途径发挥重要的生理功能， 在细胞的增殖、生长、分化过程中起着中心调控点的作用。另 外，ｍＴＯｌｔ信号通路调控异常与肿瘤发生密切相关。
ｋｉｎａｓｅ，ｓ６Ｋ）和真核起始因子４Ｅ（ｅ心Ｅ）结合蛋白１
ｌ，４Ｅ－ＢＰＩ）快速去磷酸化。此外，还有研究
ｂｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎ
提出氨基酸可通过抑制结节性硬化复合物１／２或刺激ｌｌｈｅｂ
来激活ｎ羽呱。而另一些研究则表明，氨基酸调节ｍＴＯＲＣｌ不
依赖于结节性硬化复合物２。在最近的研究中，又有学者提 出了一些新的观点：Ｃｌａｓｓ ＩＩＩ Ｉ＇１３Ｋ（ｈ’，ｐＢ３４）（磷酸肌醇３激酶的 —种）信号氨基酸是独立于结节性硬化复合物／ｌｌｈｅｂ轴对 ｍＴＯｌｌＣｌ发挥效应的；ｍＴＯＲ直接对氨基酸敏感。因此，营养 对于ｍＴＯｌｉ的作用机制还需进一步研究四ｊ。 １．２．３能量能量是对ｍＴＯｌｌ信号通路的另一个重要调节 途径。细胞生长需要高效率的蛋白质合成和高能量的不断供 给。能量调节ｍＴＯＲ是通过腺苷酸活化蛋白激酶发挥作用 的。腺苷酸活化蛋白激酶被激活后磷酸化结节性硬化复合 物，增强结节性硬化复合物的三磷酸鸟苷酶活化蛋白活性，从
真核生物翻译起始因子ｅＩＦ４Ｅ识别并连接
ｍＲＮＡｓ的５’端的帽子结构，然后与另外两个蛋白ｅｍ４Ｇ（一种 支架蛋白）和ｅｍ４Ａ（ＢＮＡ螺旋酶）形成三聚体复合物ｅＷ４Ｆ，在 整个过程中ｅＩＦ４Ｅ是一种重要的限速分子。该复合物有利于 ｍＲＮＡ５’端邻近的二级结构展开并促进４０Ｓ核蛋白亚基与其 他起始因子相连。ｍＲＮＡ ５’端临近的二级结构的展开需要 ｅＷ４Ｂ的参与。因为４Ｅ－ＢＰｌ和ｅＷ４Ｇ与ｅＷ４Ｅ的结合位点存 在部分重合，故可４Ｅ－ＢＰｌ可抑制ｅＩＦ４Ｇ与ｅｌＦ４Ｅ。最终达到 抑制翻译起始的作用。４Ｅ－ＢＰｌ被ｍＴＯＲ磷酸化后从ｅＷ４Ｅ上 解离（其解离机制可能是带负电的磷酸盐与酸性氨基酸产生 了静电排斥），进而失去对ｅＷ４Ｅ的抑制作用。磷酸化有序地 发生在４Ｅ－ＢＰｌ的４个位点上。ｍＴＯＲ直接磷酸化４Ｅ－ＢＰｌ的 第３７、４６位苏氨酸，另外２个位点（第６５位丝氨酸和的第７０ 位的苏氨酸）有可能也是被ｒｏＴＯＲ直接磷酸化的Ｌｌｏ】。
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ｌｉｎｏｓｉｔｏｌ ３
ｒａｐａｍｙｃｉｎ，ＴＯＲ）是一类进化非
ＨＦＡＴ结构域、ＦＡＴ结构域、ＦＲＢ结构域、激酶结构域、抑制性 结构域、ＦＡＴＣ结构域。在ｍＴＯＲ分子中靠近羧基端的激酶结 构域是ｍＴＯＲ的催化功能域。ｍＴＯＲ的羧基末端与３．磷脂酰 肌醇激酶的催化域有很高的同源性，但ｍＴＯＲ并不具有酯激 酶活性，而具有丝氨酸／苏氨酸（ｓｅ们ｈ）蛋白激酶的活性，能 使底物的Ｓｅｒ／Ｔｈｒ发生磷酸化，其功能受ＦｌｔＢ结构域影响。氨 基末端包括２０个连续ＨＥＡＴ重复序列，分成两个区域是蛋白 质相互作用的位点。ＦＲＢ结构域是由１００个氨基酸组成，是
ｒｏＴＯＲ与ＦＫＢＰ－删ｅｉｎ复合物结合域。ｒｏＴＯＲ的抑制性结构
域抑制ｍＴＯＲ的催化活性。另外两个区域是ＦＡＴ（ＦＲＡＰ－ＡＴＭ－ －ＩＩ认ＰＰ）和１７ＡＴＣ（ＦＡＴ ｃｔ阿醯ｎ啮）可能对ｒｏＴＯＲ的催化活性有 重要的作用…。
分子中主要包括ｒｔａｐｔｏｒ（ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ－ａＪ姗ｉａｔｅｄ砌ｑ２＂ｎ爪）Ｒ）、
发现的Ｒｉｃｔｏｒｏ ＦＫＢＰｌ２－ｒａｐａｍｙｅｉｎ 与ｍＴＯｌｌＣ２既不相连，也不影响 ｍＴＯＲＣ２激酶的活性口Ｊ。 １．２上游信号转导与调节近 年来一些学者的研究成果发现 ｍＴＯｌｌ上游信号转导途径受多种 因素调节，如生长因子、胰岛素、 营养（氨基酸）、能量（三磷酸腺 苷）及氧等。 １．２．１生长因子及胰岛素 生 长因子、胰岛素调节ｍＴＯｌｔ是通 过磷脂酰肌醇３激酶（ｐｈ舶ｄｌａｔｉａｒ
个ｍＲＮＡ起始处发挥作用Ｈ６。。ｍＴＯＲ不仅调节翻译，而且对 于核蛋白体的生物发生、转录及协调物质代谢等方面也有一 定调节作用。核蛋白体的生物发生是在ｒＤＮＡ转录水平上通 过转录因子ＵＢＦ受到ｍＴＯＲ调控的。此外ｍＴＯＲ还以雷帕霉 素敏感的方式磷酸化信号转导和转录激活因子信号转导和活 化转录因子ｌ、信号转导和活化转录因子３、激活核受体过氧 化物酶体增生物激活受体７，其具体机制仍不清楚。
苷比例均可激活腺苷酸活化蛋白激酶。另外，肿瘤抑制因子 ＬＫＢｌ是已经被确定的腺苷酸活化蛋白激酶上游的一种激酶，
万 方数据
・１７６７・
在能量缺乏时，ＬＫＢｌ与一磷酸腺苷所激活的腺苷酸活化蛋白 激酶依次磷酸化激活结节性硬化复合物２，导致ｍＴＯＲＣｌ的抑 制。还有一些研究表明，Ａｋｔ激活ｍＴＯＲＣｌ不仅直接通过磷酸 化结节性硬化复合物２，而且也受细胞能量的调控睁Ｊ。 １．２．４压力细胞经常会受到周围环境的影响，如缺氧等。 缺氧通过缺氧诱导基因ＲＥＤＤ转导换能于ｍＴＯＲ。ＲＥＤＤ是 Ａｋｔ的下游，结节性硬化复合物上游的信号因子，抑制 ｍＴＯＲＣｌ信号。此外，ＲＥＤＤ不依赖于ＬＫＢｌ．腺苷酸活化蛋白
・１７６６・
哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路与肿瘤的研究进展
李金鸽（综述），杨志宏（审校）
（辽宁医学院附属第一医院妇产科，辽宁锦州１２１００１）
中圈分类号：耵３０．２３；１１３２９．２８
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－２０８４（２００７）２３．１７６６－０３
摘要：哺乳动物雷帕零素靶蛋白（ｍ１ＤＲ）是调节细胞生长和增殖的重要信号转导分子，也是一种 蛋白激酶。它主要通过激活核糖体４０ｓ小亚基Ｓ６Ｋ蛋白激酶和抑制真核起始园子４Ｅ（ｅＩＦ４Ｅ）结合蛋 白ｌ来发挥重要作用。ｍＴＯＲ可受到营养（氨基酸）、生长因子和总能量等影响，ｍＴＯＲ信号通路的异 常激活与肿瘤的发生、发展及转移密切相关。雷帕霉素及其衍生物是ｒｏＴＯＲ信号特异性抑制剂。这 些新发现对了解细胞的生长调控和肿瘤的靶向治疗具有重要意义。 关键词：肿瘤；雷帕霉素；哺乳动物；霄帕零素靶蛋白；信号通路
ｈ ｎｅｔｉｖａｔｉｎＫ ｓ６Ｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａ毋ｅ ０ｆ ｒｉｂｏｉｍｍｅ∞ａｌｌ ｎｌｂｕｎｉｔ，ｌＯｓ ａｎｄ ｉｎｈｉｂｉｔｉｒＬｇ ｅⅢｂｉｎａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ４Ｅ（ｅⅢ． ｈ∞ｅｌ∞ｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｇｅｎｅｓｉｓ，ｄｅｖｅｌｏｐ－ ４Ｅ）ｂｉｎｄｉｎｇ ｏｒｏｔｅｉＩｌ－Ｉ．Ａｂｎｏｎｒ，ａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ０ｆ ｍ１哪Ｒ ｍｅｒｉｔ ａｎｄ ｍｅｔａｓｔａｓｉｓ ｏｆ劬【ｒｍ．Ｐ，Ｌａｏｎｍｙｅｉｎ ａｎｄ池ｄｅｒｉｖａｎｔ ｉｓ ｔｈｅ ｆｌｐｅｃ－＊ｉｔｉＣ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ０ｆ ｍＴＯＲ ｓｉｏｌａｌ．ｎｌｉｓ ｌ＿’ｅｖｅｌａｔｉｅｆｌ ｝Ｉａｓ ｉｒａｐｏｌ＇ｔ柚ｔ ｓｉｌ，进ｉａⅡ・ｃｅ ｔｏ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ｌ碍ｌｌａｌｉｏｎ ０ｆ ｏｅｌ犀ｕｗｔＩｌ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔｅｄ ｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ ｔＩｌｎ＇皤．
２ ２．１
ｌＩｆＩＤＲ与肿瘤的关系 ｍＴＯＲ与肿瘤的发生与生长肿瘤的发生是受多种因素
激酶信号分支下调ｍＴＯＲＣｌ。然而，缺氧和ＬＫＢｌ．Ａ御（一磷
酸腺苷）通路可能是相关的，因为延长缺氧将最终导致三磷酸 腺苷的缺乏和腺苷酸活化蛋白激酶的激活。 其他影响ｍＴＯＲ信号通路的压力因素包括：ＤＮＡ损伤和 恢复条件、ｐ５３激活。在ＤＮＡ损伤条件下，激活后的ｐ５３通过 腺苷酸活化蛋白激酶．结节性硬化复合物２信号通路抑制 ｒｏＴＯＲ活性。 １．３下游信号转导与调节ｍＴＯＲ增强翻译起始主要通过两 个靶点：４Ｅ－ＢＰｌ和Ｓ６Ｋ，他们共同作用调节翻译起始的速度。