摘要：糖原合成激酶3存在著α和β兩種亞型，人體內(nèi)各種復(fù)雜的生理過程都與糖原合成激酶3密切相關(guān)，糖原合成激酶3不僅參與了腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移、凋零，其也參與了細(xì)胞周期的加速。其多元化的生物學(xué)活性調(diào)節(jié)方式導(dǎo)致其在不同類型的惡性腫瘤中所起的作用并不相同，本文將從糖原合成激酶3不同亞型的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，以及糖原合成激酶3不同亞型的研究進(jìn)展做一個綜述，并對糖原合成激酶3抑制劑的開開發(fā)前景做一個展望。

關(guān)鍵詞：糖原合成激酶；細(xì)胞周期；惡性腫瘤；靶點(diǎn)

糖原合成激酶3（GSK-3）究其本質(zhì)來說屬于蘇氨酸類酶類的一種，GSK-3這種酶類在哺乳動物到酵母中都十分的保守，最開始的階段，GSK-3被認(rèn)為是調(diào)節(jié)糖代謝的關(guān)鍵激酶之一。但是近些年來隨著研究工作的不斷深入發(fā)現(xiàn)，GSK-3不僅僅參與了糖類的代謝，還廣泛的參與了人體內(nèi)其他的生理過程，其中包括人體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成以及細(xì)胞的增殖和分化。GSK-3存在著兩種不同種類的亞型分別為GSK-3α以及GSK-3β[1]。而GSK-3α的主要生理功能是參與了糖原代謝的過程，而GSK-3β則具有較為復(fù)雜的生物學(xué)功能，其中據(jù)相關(guān)的研究顯示，其不僅參與了細(xì)胞周期的加速，癌細(xì)胞基因的轉(zhuǎn)錄以及參與調(diào)節(jié)了腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移、凋零[2]。據(jù)相應(yīng)的研究顯示，GSK-3β的上游酶還參與了腫瘤的形成。

1 GSK-3α/β的特點(diǎn)

在真核細(xì)胞中普遍存在著糖原合成激酶（GSK-3），而在哺乳動物的體內(nèi)則往往同時存在著GSK-3α以及GSK-3β，GSK-3α以及GSK-3β這兩種亞型在催化區(qū)的氨基酸具有極高的同源性，兩者的同源性高達(dá)98%，但是在蛋白兩端的同源性卻偏低，僅僅只有36%[2]。GSK-3α以及GSK-3β兩者具有功能性的代償特點(diǎn)，在老鼠模型中對GSK-3β基因進(jìn)行敲除之后，發(fā)現(xiàn)兩者雖然能發(fā)生功能性的代償，但是無法完成完全取代，這一實驗在側(cè)面證明了兩者在功能及結(jié)構(gòu)上仍然存在著顯著的差異。目前在相應(yīng)的化學(xué)實驗中已經(jīng)得到了GSK-3β的結(jié)構(gòu)晶體，在該結(jié)構(gòu)晶體中可以明確的是GSK-3β的活性區(qū)域主要由C端以及N端構(gòu)成[3]。在GSK-3的正副調(diào)節(jié)因子的研究上發(fā)現(xiàn)，對于GSK-3α而言，其正向的調(diào)節(jié)因子為Tyr276，其負(fù)向的調(diào)節(jié)因子為Ser2l，當(dāng)Tyr276被成功磷酸化后，GSK-3α的苯環(huán)會向外進(jìn)行扭轉(zhuǎn)使得Ser2l這些被預(yù)磷酸化的底物能夠更為輕松地進(jìn)入活性口袋，促進(jìn)復(fù)合物的形成[4，5]。

2 GSK-3α的研究進(jìn)展

GSK-3α目前被證實不僅僅與真核細(xì)胞內(nèi)各種真核性底物的磷酸化過程密切相關(guān)，這些內(nèi)源性的底物包括轉(zhuǎn)錄因子以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白等。GSK-3α主要起作用的為對糖原合成的參與，GSK-3α能將糖原合成酶磷酸化[6]。同時GSK-3α還能夠?qū)AAT以及C-JUN等這些轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，從而能夠有效將這些轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合，從而能夠達(dá)到調(diào)節(jié)上述這些基因的表達(dá)與轉(zhuǎn)錄的目的。在糖尿病、阿爾茲海默病以及其他類型的神經(jīng)退行性疾病時都可明顯檢測到GSK-3α的異常升高，同時相應(yīng)的研究顯示，GSK-3α可能在胰島素的信號調(diào)節(jié)通路中起著重要的作用[7]。相對于哺乳動物而言，GSK-3α的研究在昆蟲中更為落后，因為在昆蟲體內(nèi)，參與促進(jìn)糖原合成的主要激素雖然是胰島素，但是在昆蟲體內(nèi)糖原的代謝和合成中還有蛻皮激素的參與，昆蟲中發(fā)現(xiàn)，GSK-3α的表達(dá)受到了蛻皮激素的作用，而與此同時在昆蟲發(fā)生蛻皮前GSK-3α的濃度會異常增高[8]，這樣昆蟲體內(nèi)大量的糖原合成酶被磷酸化，從而導(dǎo)致糖原合成酶失去活性，這樣便會導(dǎo)致昆蟲體內(nèi)糖原的減少，導(dǎo)致昆蟲不進(jìn)食，從而順利地進(jìn)入蛻皮階段。同時在對昆蟲的GSK-3α的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)[9]，GSK-3α的保守性較高，家蠶與其他類型的昆蟲的GSK-3α的氨基酸序列也存在高度的一致性，家蠶與果蠅的GSK-3α的氨基酸序列的同源性高達(dá)79%，這種調(diào)查結(jié)果也顯示GSK-3α基因在進(jìn)化的過程中也是呈現(xiàn)出高度保守的特性[10]。在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)GSK-3α能夠成功地調(diào)節(jié)哺乳類動物內(nèi)的糖皮質(zhì)激素從而參與哺乳動物體內(nèi)的細(xì)胞凋亡過程。而在昆蟲體內(nèi)GSK-3α是否參與了細(xì)胞的凋亡過程尚待進(jìn)一步研究。對吸煙的人群的氣道上皮細(xì)胞進(jìn)行免疫細(xì)胞熒光法以及免疫組化檢測時發(fā)現(xiàn)GSK-3α廣泛表達(dá)于這些氣道上皮細(xì)胞中，同時在培養(yǎng)的豬的動物模型中以及大鼠的模型中同樣用免疫細(xì)胞熒光法以及免疫組化檢測發(fā)現(xiàn)GSK-3α廣泛表達(dá)于這些動物的氣道上皮細(xì)胞中。在對這些GSK-3α進(jìn)行定位時發(fā)現(xiàn)，GSK-3α廣泛表達(dá)于上述動物肺組織中的胞漿中，在肺組織中GSK-3α分布的細(xì)胞主要為支氣管上皮細(xì)胞、以及肺泡的上皮細(xì)胞，在軟骨組織中GSK-3α的表達(dá)就要強(qiáng)于GSK-3β[11]。在培養(yǎng)的豬組織的支氣管上皮細(xì)胞中，雖然可見強(qiáng)烈的GSK-3α的表達(dá)，但卻未見GSK-3α的磷酸化。在對豬的支氣管上皮細(xì)胞進(jìn)行了尼古丁以及香煙煙霧提取物的處理后，抑制性的磷酸化的GSK-3α水平顯著升高，而GSK-3β水平則為顯著下降，證明香煙可能能有效抑制GSK-3α的表達(dá)[12-14]。

3 GSK-3β的研究進(jìn)展

GSK-3β參與調(diào)節(jié)了細(xì)胞內(nèi)體的分布、蛋白復(fù)合體的形成、磷酸化激酶，這一系列的調(diào)節(jié)作用形成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)點(diǎn)就是激酶被磷酸化[15]。而與GSK-3β活性調(diào)節(jié)密切相關(guān)的為上游的活化酶，特別是一些關(guān)鍵性的激酶，這其中包括P90RSK、Pka、PKB、MAPKAP以及p70S6K，上述這些關(guān)鍵性的激酶一旦被磷酸化，則可直接導(dǎo)致GSK-3β的活性被抑制[16]。在Wnt的通路中，GSK-3β起著一個類似的開關(guān)的作用，GSK-3β能夠通過對于底物的磷酸化激活與否來決定Wnt通路的開關(guān)與否。GSK-3β能夠?qū)δ承┠[瘤起到抑制作用也是因為GSK-3β對于β-catenin的磷酸化過程起到一個促進(jìn)的作用，而β-catenin在磷酸化后容易被蛋白酶降解，從而致使腫瘤細(xì)胞得到抑制[17]。

4 GSK抑制劑的應(yīng)用前景

目前在GSK抑制劑的研究方面，針對GSK-3α的研究尚未見報道，臨床中基本都是針對GSK-3β的研究。在結(jié)腸癌的癌細(xì)胞系以及癌組織中GSK-3β中的表達(dá)中顯著高于正常人群。而一旦對結(jié)腸癌患者使用GSK-3β的抑制劑，可以發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌的癌細(xì)胞系以及癌組織中的癌細(xì)胞的增殖受到明顯地抑制，同時出現(xiàn)明顯的細(xì)胞凋亡[18]。因而在大腸癌的治療中，GSK-3β既有可能成為一個新的靶點(diǎn)[19]。在國外某些學(xué)者的實驗中發(fā)現(xiàn)，P53依賴的細(xì)胞凋亡能夠被GSK-3β消除，從而加快直腸癌的發(fā)生以及發(fā)展過程。在另外的與之相關(guān)的實驗中發(fā)現(xiàn)利用非放射性酵素測定法發(fā)現(xiàn)在胃癌、肝癌、胰腺癌、結(jié)腸癌中進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)GSK-3β的水平均要顯著高于健康人群。在體外實驗中則發(fā)現(xiàn)，GSK-3β主要通過使得端粒酶的活性被提高而使得胃腸道腫瘤的生長得到促進(jìn)。在卵巢癌的相應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，在卵巢癌的細(xì)胞系以及組織中GSK-3β以及β-catenin均呈現(xiàn)出異常增高。在對應(yīng)的體外實驗中發(fā)現(xiàn)，GSK-3β被化學(xué)藥物抑制活性之后，卵巢腫瘤細(xì)胞的存活以及增殖都受到顯著的影響。卵巢腫瘤細(xì)胞能夠在激活型的GSK-3β的誘導(dǎo)下進(jìn)入S期，與此同時cyclin D1的表達(dá)明顯增高，從而使得卵巢腫瘤細(xì)胞的異常增殖得到促進(jìn)，這樣便從側(cè)面證實卵巢腫瘤的發(fā)生發(fā)展受到了GSK-3β的高表達(dá)的影響[20]。在前列腺癌患者中使用對GSK-3β具有抑制作用的TDZD8后，會使得前列腺癌細(xì)胞的增殖被抑制，同時前列腺癌DNA的復(fù)制也被有效降低，前列腺癌細(xì)胞中大量的細(xì)胞被阻斷在S期[21]。對于低血清狀態(tài)的前列腺癌患者而言，GSK-3β能夠增加前列腺癌細(xì)胞的生存能力。其中GSK-3β的抑制劑主要是通過將Bif-1的水平提高使依賴Bif-1的細(xì)胞使其發(fā)生自噬作用而死亡。同時，相應(yīng)的研究還證實，在肝癌和甲狀腺癌中呈失活型的GSK-3β大量缺失，而活化型的則大量增加，從而起到促進(jìn)癌細(xì)胞增殖的作用[22-24]。

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編輯/申磊