磷脂酰肌醇信号通路,主要指PI3K/AKT信号通路,是细胞内重要的信号转导途径,在细胞生长、增殖、存活、代谢以及血管生成等生理过程中发挥关键作用,其核心环节包括PI3K活化、磷脂酰肌醇形成以及Akt活化,以下为你详细介绍:

PI3K的活化
PI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)有多种类别,其中只有第I类能够响应生长刺激而磷酸化脂质。
I类PI3K是异源二聚体,由p85(调控亚基)与p110(催化亚基)组成。当细胞受到生长因子等刺激时,受体酪氨酸激酶等被激活,进而招募并激活PI3K。例如,胰岛素受体被胰岛素激活后,可通过胰岛素受体底物(IRS)招募PI3K的p85亚基,使p110亚基活化。
磷脂酰肌醇的形成
活化的PI3K能够催化磷酸基团加到磷酸肌醇的肌醇环上的3‘-OH位置,发生加成反应。
该反应有三种脂质产物,分别为PI(3)P(磷脂酰肌醇-3-磷酸)、PI(3,4)P2(磷脂酰肌醇-3,4-二磷酸)和PI(3,4,5)P3(磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸)。这些磷酸化的脂质被锚定在细胞膜上,并且可以直接结合细胞内包含PH(Pleckstrin homology)或FYVE结构域的蛋白,从而将这些蛋白招募到细胞膜附近,进一步传递信号。

Akt(蛋白激酶B)以非活化构象驻留在细胞质中。当细胞被激活后,由于PI(3,4,5)P3在细胞膜上大量生成,Akt通过其PH作用域与PI(3,4,5)P3结合。Akt的PH作用域对于第二信使PI(3,4,5)P3相比其他的磷脂酰肌醇具有更高的亲和力,这使得Akt能够特异性地被招募到细胞膜上。
招募到细胞膜上的Akt随后被其他激酶(如PDK1和mTORC2)磷酸化而活化。活化的Akt可以磷酸化下游众多的靶蛋白,从而调节细胞的多种生理过程。例如,Akt可以磷酸化糖原合成酶激酶-3(GSK-3),抑制其活性,进而促进糖原合成;还可以磷酸化叉头框转录因子O(FoxO)家族成员,使其滞留在细胞质中,无法进入细胞核发挥转录调控作用,从而抑制细胞凋亡相关基因的表达,促进细胞存活。
