PKB/Akt phosphorylates p27, impairs nuclear import of p27 and opposes p27-mediated G1 arrest

3-26-03 semina 中文報告

Speaker: 碩二 林彥儒

NATURE MEDICINE • VOLUME 8 • NUMBER 10 • OCTOBER 2002

Cell-cycle 調控機制異常是癌症常見的一個指標，這樣的結果往往會使得細胞的複製和分裂在失控的狀態下快速的進行，癌細胞也因此獲得生長上的優勢Cell-cycle 在正常的情況下是由一群相關的protein所負責，它們各別擔任不同的任務，包括抑制及促進cell-cycle的功用。這類的protein有cyclin、cyclin-dependent kinase(CDK) 以及 CDK inhibitor (CKIs).其中cyclin 及CDK兩者會在細胞質中結合形成complex進而入核促進cell cycle進行，而CDKIs則會和上述兩者所形成的complex結合，因而使cyclin及CDK分離造成cell cycle的停止。本篇paper的主角cyclin-dependent kinase inhibitor p27^kip1 過去因為它的cell-cycle的抑制作用因而被認為是一個tumor suppressor，事實上由於研究中發現經TGF-β處理過的細胞所導致cell-cycle停止於G1/S phase的現象似乎和p27的表現有相關。由研究中發現更指出它是一個有效的cyclinE/CDK2及 cyclin A/CDK2抑制者. 有趣的是，在臨床上的研究發現有超過一半的人類腫瘤缺乏p27的表現，然而由基因的層面分析，卻不常見有p27基因loss掉或是產生mutation。由現有的文獻可以歸納出，造成p27不表現的原因主要有抑制p27mRNA transcription以及增加其protein proteolysis 所造成。 上述的現象主要因為其他的基因表現而影響到p27表現，如Akt增加p27 proteolysis等。然在一些臨上的研究發現原本應該出現在細胞核的p27異常的表現在細胞質中，而且這樣的現象似乎和腫瘤對於cytokine及anti-cancer drug產生抗葯性的結果有著相當程度關聯性，並且也和病患的癒後有相關性，然而其機制就竟為何?便是本paper所要探討的主題。

事實上在腫瘤的成因上，有一些特定的基因其蛋白產物在細胞中的分佈異常是會影響到它的功能，例如某些生長因子的接受体因基因發生mutation造成異常的蛋白結構產生，這樣的生長因子不會表現在cell membrane上而是異常的累積在cytosol中，並且不須ligand刺激便會持續活化，因而影響到腫瘤生長特性。是不是p27也有相同的情況呢? 在過去的文獻中知道pI3k-Akt pathway 會調控許多不同的的生物現象，其中包括了cell proliferation。另外在過去的研究中也發現Akt會藉由磷酸化protein來調控這個protein是否進入細胞核執行功用。而Akt所磷酸化的位置也是特定的位於固定的胺基酸列，只要蛋白質序列中有這樣一個特定的序列，Akt便能藉由它來調控這個protein的入核能力。且在文獻也證實了p27有這樣的序列，是否這樣的調控真的存在。 在這篇paper中，作者首先證實了活化pI3k-Akt pathway是癌細胞產生對抗有Anti-proliferation作用的cytokine的主要機制而這樣的作用因為p27入核能力受影響所造成。 當外送Akt基因進入不表現細胞中會產生p27在細胞質中累積的現象並且也會使細胞產生 resistance to cytokine-mediated G1 arrest.另外作者們更進一步的證實了在in vitro 狀況下Akt磷酸化p27 T157 會阻礙其入核的的能力。 進而區隔了p27執行抑制Cyclin/CDK inhibition的能力。作者們更收集了臨床上的檢体以統計學的方法加以分析結果發現p27 location、p27表現量以及Akt表現量和病患的癒後有相關. 總結這個研究，作者們發現了一個novel的機制，癌細胞藉由pI3k-Akt pathway 調控cell-cycle inhibitor p27，進而產生生長上的優勢，了解這樣的機轉了使我們得以將其應用於癌症治療及早期的診斷。

Ps: 這一期的nature medicine共有三篇paper同時探討一樣的p27機轉，藉由這三篇中互補的data使我們得以更完整的了解p27及pI3k-Akt pathway在 cell-cycle調控上的重要性，將其摘要可以用下圖來表示: