Übersicht und Funktionen des Akt-Proteins
Akt (auch bekannt als PKB oder Rac) spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulation von Zellüberleben und Apoptose[1]. Dieser Protein-Kinase kann durch Insulin, verschiedene Wachstumsfaktoren und Überlebensfaktoren aktiviert werden und funktioniert über einen Wortmannin-abhängigen Pfad, der PI3-Kinase einbezieht[2].
Die Aktivierung von Akt erfordert Phospholipid-Bindung und Phosphorylierung an zwei Stellen: Phosphorylierung im katalytischen Domänenbereich Thr308, vermittelt durch PDK1[3], sowie Phosphorylierung im C-Terminal Ser473. Der zuvor unbekannte PDK2 für die Phosphorylierung von Akt bei Ser473 wurde als mTOR (mammalian target of rapamycin) identifiziert, der in einem Rapamycin-unempfindlichen Komplex existiert, das rictor und Sin1 enthält[4].
Akt hemmt Apoptose und fördert Zellüberleben durch Phosphorylierung und Inaktivierung mehrerer Zielproteine, darunter Bad[5], Forkhead-Transkriptionsfaktoren, c-Raf und Caspase-9. Der PTEN-Phosphatase ist ein wichtiger negativer Regulator des PI3K/Akt-Signalwegs[6-9]; LY294002 ist ein spezifischer PI3-Kinase-Inhibitor[10].
Eine weitere wichtige Funktion von Akt ist die Regulation der Glykogensynthese durch Phosphorylierung und Inaktivierung von GSK-3α und GSK-3β[10], und es könnte auch an insulinstimulierter Glukoseaufnahme beteiligt sein[11]. Neben der Regulation von Überleben und Glykogensynthese nimmt Akt an der Zellzyklusregulation teil durch: 1) Verhinderung GSK-3β-vermittelter Phosphorylierung und Degradation von Cyclin D1[12] sowie 2) negative Regulation von cyclin-abhängigen Kinase-Inhibitoren p27 Kip1[14] und p21 Waf1/Cip1[15].
Akt spielt auch eine Schlüsselrolle beim Zellwachstum: Es kann direkt mTOR im Rapamycin-empfindlichen Komplex, der raptor enthält, phosphorylieren[16]; wichtiger noch kann Akt Phosphorylierung und Inaktivierung von Tuberöse Sklerose Protein 2 (TSC2/tuberin) — einem negativen Regulator von mTOR im mTOR-raptor-Komplex[17,18] bewirken.
Mechanismen der Akt-Signalregulation
A. Wachstumsfaktor-vermittelte Akt-Aktivierung: Als Reaktion auf verschiedene Wachstumsfaktoren und Zytokine wird Akt downstream der PI3-Kinase durch einen mehrstufigen Mechanismus aktiviert. Die aktivierte PI3-Kinase wandelt PIP2 in PIP3 um, wodurch Rekrutierungsstellen auf der Zellmembran für PH-domänenhaltige Proteine (einschließlich Akt und PDK1-Kinasen) bereitgestellt werden. Nach Translokation zur Zellmembran wird die katalytische Domäne von Akt durch PDK1 phosphoryliert und sein hydrophobes Motiv durch mTORC2, was letztendlich katalytische Aktivität verleiht. Die aktivierte Akt reguliert mehrere zelluläre Funktionen durch Phosphorylierung verschiedener downstream-Targetproteine innerhalb der Zelle.
B. Überlappende und spezifische Funktionen von Akt-Familienmitgliedern: Phänotypische Analyse von Einzel-/Doppel-Akt-Isoform-Knockout-Mäusen hat gemeinsame und einzigartige Funktionen von Akt-Isoformen aufgeklärt, darunter:
- Akt1: Haut-, Knochen- und Muskelentwicklung, postnatalales Überleben, Zellwachstum, Angiogenese
- Akt2: Glukose-Homöostase, Adipogenese
- Akt3: Neuronale Entwicklung, Gesamt-Körpergewicht und -größe, embryonale Entwicklung und Überleben
C. Potenzielle Mechanismen zur Bestimmung der funktionellen Spezifität von Akt-Isoformen: Diese umfassen Gewebeverteilung, regulatorische Partner, stimulierende Signale, subzelluläre Lokalisation, spezifische Regulation und Substratspezifität.
Spezifische Signalgebung von Akt2 bei Insulin-vermittelter Glukoseaufnahme
Nach Insulinbindung an den Insulinrezeptor (IR) auf Adipozyten-Oberflächen wird der Rezeptor aktiviert und unterliegt Autophosphorylierung, woraufhin er Insulin-Rezeptor-Substratproteine rekrutiert und phosphoryliert (IRS). Phosphoryliertes IRS bietet Ankerstellen für PI3-Kinase, die PIP2 in PIP3 umwandeln, wodurch sie Stellen zur Rekrutierung der Akt-Kinase an der Zellmembran schaffen.
Als Reaktion auf PI3-Kinase-Aktivierung translokieren sowohl Akt1 als auch Akt2 zur Zellmembran und werden durch Phosphorylierung durch PDK1 und mTORC2 aktiviert. Mittels Akt1/Akt2-Reporter-Genen und Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Mikroskopie wurde beobachtet, dass sich Akt2 nach Insulin-Stimulation stärker in der Membranregion (TIRF-Zone) anreichert als Akt1. Diese einzigartige subzelluläre Verteilung ermöglicht die von Akt2 vermittelte Phosphorylierung und Inaktivierung des Rab GAP-Proteins AS160, das wahrscheinlich auf GLUT4-haltigen Vesikeln lokalisiert ist; bei AS160-Inaktivierung können GLUT4-Vesikel mit der Zellmembran docken und verschmelzen, was letztendlich Glukoseeintritt in die Zelle ermöglicht.
Relevante Antikörper
| Katalog-Nr. | Produktname | Reaktivität | Anwendung |
|---|---|---|---|
| APRab04209 | Akt (phospho Ser473) Kaninchen Polyklonaler Antikörper | Mensch, Maus, Ratte, Huhn | IF-P, IF-F, ICC/IF, WB, IHC-P, ELISA |
| AMRe21259 | Akt (pan) Kaninchen Monoklonaler Antikörper | Mensch, Maus, Ratte | WB, IHC, IF, IP, ELISA |
| AMM86142 | Phospho-Akt (S473) Maus(7F9) Maus Monoklonaler Antikörper | Mensch | WB, IHC |
| AMRe06740 | AKT1 (5O1) Kaninchen Monoklonaler Antikörper | Mensch, Maus | WB, IHC-P, ICC/IF, FC, IP, IF-P |
| APRab04219 | Akt2 (phospho Ser474) Kaninchen Polyklonaler Antikörper | Mensch, Maus, Ratte | WB, IHC-P, IF-P, IF-F, ICC/IF, ELISA |
| AMM80810 | AKT2 Maus Monoklonaler Antikörper | Mensch, Ratte, Affe | WB, IHC, ICC, ELISA |
| APS0635 | HRP-konjugierter Polyklonaler Ziege Anti-Kaninchen IgG(H+L) Sekundärantikörper | Kaninchen | ELISA, WB, Dot blot |
| APS0631 | HRP-konjugierter Polyklonaler Ziege Anti-Maus IgG(H+L) Sekundärantikörper | Maus | ELISA, WB, Dot blot |
| AMre80004 | GAPDH (12R9) Kaninchen Monoklonaler Antikörper | Mensch, Maus, Ratte, Kaninchen, Hund, Affe | WB, ELISA |
Verwandte Produkte
Super-sensibles ECL Chemilumineszenz-Reagenz
Literatur
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Flora
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