PHLPP について

PHLPP アイソフォーム（PHドメインおよびロイシンリッチリピートタンパク質ホスファターゼ）は、PHLPP1とPHLPP2というタンパク質ホスファターゼのペアであり、 Akt セリン-スレオニンキナーゼ（Akt1、Akt2、Akt3）および従来型/新規タンパク質キナーゼC（PKC）アイソフォームの重要な調節因子です。PHLPPは、癌細胞における成長因子誘導シグナル伝達を阻害する能力があるため、いくつかの種類の癌において腫瘍抑制因子として機能する可能性があります。^[1]

PHLPPはAktのSer -473（疎水性モチーフ）を脱リン酸化してキナーゼを部分的に不活性化する。^[2]

さらに、PHLPPは、PKCβIIのSer-660に対応する疎水性モチーフで、タンパク質キナーゼCファミリーの従来型および新規メンバーを脱リン酸化します。^[3]

PHLPPはホスファターゼのPPMファミリーのメンバーであり、その活性にはマグネシウムまたはマンガンが必要であり、[オカダ酸]を含むほとんどの一般的なホスファターゼ阻害剤には反応しません。PHLPP1とPHLPP2は類似のドメイン構造を持ち、推定Ras関連ドメイン、プレクストリン相同ドメイン、一連のロイシンリッチリピート、PP2Cホスファターゼドメイン、およびC末端PDZリガンドが含まれています。PHLPP1には、PHLPP1αとPHLPP1βの2つのスプライスバリアントがあり、PHLPP1βは約1.5キロベースペア大きいです。特徴付けられた最初のPHLPPアイソフォームであるPHLPP1αには、Ras関連ドメインを含むタンパク質のN末端部分が欠けています。 ^[1] PHLPPのドメイン構造は、基質を脱リン酸化させる能力に影響します。 PHドメインを欠くPHLPP構築物はPKCリン酸化を減少させることができず、PDZリガンドを欠くPHLPPはAktリン酸化を減少させることができない。^[2]

PHLPP ファミリーのホスファターゼである PHLPP1 と PHLPP2 は、活性化に必要な 2 つの重要なリン酸化部位の 1 つであるセリン 473 で、異なる Akt アイソフォームを直接脱リン酸化して不活性化することが示されています。PHLPP2 はAKT1とAKT3を脱リン酸化しますが、PHLPP1 はAKT2と AKT3に特異的です。PHLPP の欠如は、成長因子誘導性 Akt リン酸化に影響を与えるようです。siRNA を使用して PHLPP1 と PHLPP2 の両方をノックダウンし、上皮成長因子を使用して細胞を刺激すると、セリン 473 とスレオニン 308 (完全な Akt 活性化に必要なもう 1 つの部位) の両方での Akt リン酸化のピークが劇的に増加します。^[4]

ヒトには、 AKT1、AKT2、AKT3という 3 つの Akt ファミリー遺伝子があります。これらの酵素は、セリン/スレオニン特異的タンパク質キナーゼファミリー ( EC 2.7.11.1) のメンバーです。

Akt1 は、細胞生存経路およびアポトーシス 過程の阻害に関与しています。Akt1 はタンパク質合成経路を誘導することもできるため、骨格筋肥大や一般的な組織の成長につながる細胞経路における重要なシグナル伝達タンパク質です。Akt1 はアポトーシスを阻害して細胞生存を促進することができるため、多くの種類の癌の主要因子として関与していると考えられています。Akt (現在は Akt1 とも呼ばれています) は、もともと形質転換レトロウイルスAKT8 の癌遺伝子として特定されました。

Akt2 はインスリンシグナル伝達経路において重要であり、グルコース輸送を誘導するために必要である。^{[引用が必要]}

Akt1 と Akt2 のこれらの別々の役割は、Akt1 または Akt2 遺伝子のいずれかが削除された、つまり「ノックアウト」されたマウスの研究によって実証されました。Akt1 がゼロで Akt2 が正常なマウスでは、グルコース恒常性は乱れませんが、動物は小さくなります。これは、成長における Akt1 の役割と一致しています。対照的に、Akt2 を持たず Akt1 が正常なマウスは、軽度の成長不全を示し、糖尿病表現型 (インスリン抵抗性) を示します。これも、Akt2 がインスリン受容体シグナル伝達経路に特異性が高いという考えと一致しています。^[5]

Akt3の役割は明らかではないが、主に脳で発現しているようだ。Akt3を欠損したマウスは脳が小さいことが報告されている。^[6]

PIP3の結合によって膜内に正しく配置されると、Akt は活性化キナーゼであるホスホイノシチド依存性キナーゼ 1 ( PDK1 ) および PDK2 によってリン酸化される。疎水性モチーフであるセリン 473 は mTORC2 依存的にリン酸化されるため、一部の研究者は mTORC2 が長い間探し求められていた PDK2 分子であると仮定している。活性化ループであるトレオニン 308 はPDK1 によってリン酸化され、Akt の完全な活性化を可能にする。活性化された Akt は、その後、そのキナーゼ活性を介して無数の基質を活性化または不活性化することができる。したがって、PHLPP は PDK2 がリン酸化している部位を脱リン酸化するため、PDK1 および PDK2 に拮抗する。^[1]

PHLPP1 および 2 は、タンパク質キナーゼ C (PKC) ファミリーの 2 つのクラス (従来の PKC と新しい PKC) の疎水性モチーフも脱リン酸化します。(非定型 PKC として知られる 3 番目のクラスの PKC は、 疎水性モチーフに リン酸化模倣体を持ち、PHLPP に対して非感受性になります。)

PKC キナーゼファミリーは 10 種類のアイソフォームから構成され、さまざまなセカンドメッセンジャーに対する感受性はドメイン構造によって決まります。従来の PKC は、 G タンパク質結合受容体シグナル伝達の重要な 2 つのメディエーターであるカルシウムとジアシルグリセロールによって活性化されます。新しい PKC はジアシルグリセロールによって活性化されますが、カルシウムによって活性化されることはありません。一方、非定型 PKC はどちらによっても活性化されません。

PKC ファミリーは、Akt と同様に、細胞の生存と運動において役割を果たします。ほとんどの PKC アイソフォームは抗アポトーシス性ですが、PKCδ (新しい PKC アイソフォーム) は一部のシステムではプロアポトーシス性です。

PKC は Akt と同じリン酸化部位を持っていますが、その制御はまったく異なります。PKC は恒常的にリン酸化されており、その急性活性は酵素が膜に結合することによって制御されます。PHLPP による疎水性モチーフでの PKC の脱リン酸化により、PKC は他の 2 つの部位 (活性化ループとターン モチーフ) でも脱リン酸化されます。これにより、PKC は分解に対して敏感になります。したがって、PHLPP の発現または活性の長期にわたる増加は、PKC のリン酸化と安定性を阻害し、時間の経過とともに PKC の総レベルを低下させます。^[1]

研究者らは、いくつかの理由から、PHLPPアイソフォームが癌において役割を果たしているのではないかと仮説を立てている。第一に、PHLPP1および2をコードする遺伝子座は、癌では一般的に失われている。PHLPP1を含む18q21.33の領域は、結腸癌でヘテロ接合性喪失（LOH）を起こすのが一般的であるが、PHLPP2遺伝子を含む16q22.3は、乳癌、卵巣癌、ウィルムス腫瘍、前立腺癌、肝細胞癌でLOHを起こす。^[1] 第二に、癌細胞株におけるPHLPPの実験的過剰発現は、アポトーシスを減少させ、増殖を増加させる傾向があり、PHLPP1を過剰発現する安定した結腸細胞株および神経膠芽腫細胞株は、異種移植モデルにおいて腫瘍形成の減少を示している。^{[2] [7]} 最近の研究では、慢性骨髄性白血病（ CML ）の原因となる融合タンパク質であるBcr-AblがPHLPP1とPHLPP2のレベルを低下させ、PHLPPレベルの低下がCML細胞株におけるグリベックを含むBcr-Abl阻害剤の有効性を妨げることも示されています。^[8]

最後に、Akt と PKC は両方とも腫瘍促進因子であることが知られており、それらの負の調節因子 PHLPP が腫瘍抑制因子として機能する可能性があることを示唆しています。