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PI3K/Akt/mTOR信號通路

來源:上海雅吉生物科技有限公司   2019年03月28日 08:56  

實(shí)驗(yàn)方法原理    通過特異性阻斷PI3K和mTOR,觀察HepG2和Hep3B細(xì)胞株P(guān)I3K/Akt/mTOR信號通路活性及生物學(xué)行為的改變,探討相關(guān)的分子機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)材料    HepG2人肝癌細(xì)胞Hep3B人肝癌細(xì)胞株人正常肝細(xì)胞株QSG-7701
試劑、試劑盒    LY294002Rapamycin阿霉素
儀器、耗材    流式細(xì)胞儀熒光顯微鏡二氧化碳細(xì)胞培養(yǎng)箱酶標(biāo)儀培養(yǎng)板蓋玻片載玻片
實(shí)驗(yàn)步驟    
一、細(xì)胞株表達(dá)情況監(jiān)測

1.  在培養(yǎng)的HepG2、Hep3B人肝癌細(xì)胞株和人正常肝細(xì)胞株QSG-7701上,以免疫印跡方法(Western blot)檢測各細(xì)胞株中PI3K(p110α亞單位)、PTEN、pAkt(S473,T308)和p-mTOR(S2448)的表達(dá)情況。

2.  分別用 PI3K抑制劑LY294002(50 umol/ml)和mTOR抑制劑Rapamycin(RAPA,50 nmol/ml)孵育HepG2和Hep3B細(xì)胞,以MTT比色法檢測細(xì)胞的增殖能力,以流式細(xì)胞術(shù)(Flow cytometry)檢測細(xì)胞周期和凋亡情況,以Western blot法檢測細(xì)胞中pAkt(S473,T308)和p-mTOR(S2448)的表達(dá)改變。
 
二、細(xì)胞株表達(dá)結(jié)果

1.  PTEN在HepG2和Hep3B細(xì)胞中基本無表達(dá),在QSG-7701細(xì)胞株中高表達(dá),pAkt和p-mTOR在HepG2和Hep3B細(xì)胞中的 表達(dá)較QSG-7701細(xì)胞均顯著升高。

2.  LY294002和RAPA均呈劑量-時(shí)間依賴的抑制HepG2和Hep3B細(xì)胞生長。飽和效應(yīng)濃度的 LY294002和RAPA作用24小時(shí)后,HepG2和Hep3B細(xì)胞均呈現(xiàn)明顯的G0/G1期阻滯,處于S期的細(xì)胞比例較對照組顯著減少 (P<0.01)。

3.  兩給藥組中HepG2細(xì)胞和Hep3B細(xì)胞的凋亡率與對照組比較均顯著增加(P<0.01)。

4.  兩給藥組HepG2細(xì)胞的凋 亡率顯著高于Hep3B細(xì)胞(P<0.01或P<0.05),并且HepG2細(xì)胞的凋亡率在RAPA給藥組顯著高于LY294002給藥組 (P<0.01),但Hep3B細(xì)胞的凋亡率在兩組間無顯著差異。

5.  飽和效應(yīng)濃度的LY294002作用48小時(shí)后,HepG2和Hep3B細(xì)胞中 pAkt(T308,S473)和p-mTOR(S2448)的表達(dá)水平較對照組均顯著降低(P<0.01),飽和效應(yīng)濃度的RAPA作用48小時(shí)后,HepG2和Hep3B細(xì)胞中P-mTOR(S2448)的表達(dá)水平較對照組均顯著降低(P<0.01),而pAkt(T308,S473)的 表達(dá)水平較對照組均顯著升高(分別P<0.01)。
 
三、結(jié)果分析

1.  HepG2和Hep3B細(xì)胞存在PI3K/Akt/mTOR信號通路的組成性激活。

2.  LY294002和RAPA能有效阻斷HepG2和 Hep3B細(xì)胞PI3K/Akt/mTOR信號通路,抑制HCC細(xì)胞的生長增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,且阻斷效應(yīng)與HCC細(xì)胞P53的表達(dá)有 關(guān)。

3.  一定濃度范圍內(nèi),HepG2細(xì)胞對PI3K/Akt/mTOR信號通路阻斷劑的敏感性高于Hep3B細(xì)胞,RAPA對PI3K/Akt /mTOR信號通路的部分阻斷效應(yīng)優(yōu)于LY294002。
 
 
 
 
收起 
其他    
一、PI3K簡介

PI3K是細(xì)胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,根據(jù)PI3K的P110亞基結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和底物分子不同可將其分為三大類,其中第Ⅰ類 PI3K 功能為重要,下面所述 PI3K 指的都是第Ⅰ類 PI3K。

PI3K主要由催化亞基 P110 和調(diào)節(jié)亞基 P85 組成。PI3K 可被生長因子、細(xì)胞因子、激素等細(xì)胞外信號刺激激活。PI3K激活可使膜磷酸肌醇磷酸化,催化肌醇環(huán)上3位羥基生成3,4 二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol-3,4-biphosphate,PI-3,4P2)及 3,4,5 三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate,PI-3,4,5P3),它們均可作為第二信使在細(xì)胞中傳遞信號,介導(dǎo) PI3K 的多種細(xì)胞功能,如這些脂質(zhì)產(chǎn)物可通過與 Akt 的 PH(pleckstrin homology)區(qū)結(jié)合來激活A(yù)kt。腫瘤抑制基因pten(phosphatase and tensinhomologdelet-edonchromosometen)表達(dá)產(chǎn)物可誘導(dǎo)3磷酸肌醇去磷酸化,從而可對 PI3K 途徑進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié)。

二、Akt簡介
 
Akt是一種Ser/Thr蛋白激酶。在磷脂酰肌醇依賴的蛋白激酶(phosphoinositide-dependent protein kinase,PDK)的協(xié)同作用下,PI-3,4P2 和 PI-3,4,5P3 可與Akt結(jié)合,導(dǎo)致Akt從胞漿轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜,并促進(jìn) Akt 的 Ser473 和 Thr308 位點(diǎn)磷酸化。

Ser473或/和Thr308 位點(diǎn)的磷酸化是Akt激活的必要條件,而Akt激活是其發(fā)揮促細(xì)胞生存功能的重要前提。激活的 Akt 主要通過促進(jìn) Bad(Bcl-2 家族促凋亡成員之一)、mTOR、Caspase 3、糖原合酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3,  GSK-3)等下游底物磷酸化而發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng),包括抗凋亡、促細(xì)胞生存等功能。

三、mTOR簡介

mTOR也被稱為FRAP(FKBP-rapamycin-associated protein),屬于磷酸肌醇激酶3相關(guān)激酶(PIKKs)家族的一員,是PI3K/Akt的下游底物,可通過改變翻譯調(diào)節(jié)因子4E-BP1(真核細(xì)胞啟動因子4E結(jié)合蛋白)和 p70S6k的磷酸化狀態(tài)啟動翻譯過程。

去磷酸化狀態(tài)的4E-BP1能與翻譯起始因子eIF-4E結(jié)合,從而使后者喪失活性,而磷酸化的4E-BP1可解離釋放eIF-4E,從而使后者結(jié)合于 mRNA 5'端起始點(diǎn)啟動翻譯過程。p70S6k磷酸化可通過促使40S核糖體蛋白S6磷酸化而啟動翻譯。PI3K/Akt/mTOR 信號通路在正常和腫瘤細(xì)胞的增殖和生存中具有重要作用,以抑制mTOR為主要作用原理的抗腫瘤藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床開發(fā)的早期階段。

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