Biochim生物物理学报。作者手稿；PMC 2010年9月1日提供。
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mTOR的磷酸信号：人类癌细胞生存的信号
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大卫·A·福斯特
美国纽约州纽约市公园大道695号纽约城市大学亨特学院生物科学系，邮编：10065
大卫·A·福斯特，美国纽约州纽约市公园大道695号纽约城市大学亨特学院生物科学系，邮编：10065；
摘要
在过去的十年中，磷脂酶D（PLD）活性升高的报道几乎出现在所有检查过的癌症中。PLD催化磷脂酰胆碱水解生成脂质第二信使磷脂酸（PA）。虽然已经确定了PA信号的许多靶点，但PA在癌细胞中的最关键靶点可能是mTOR，即雷帕霉素的哺乳动物靶点。mTOR与抑制癌细胞凋亡程序的信号密切相关，通常被称为生存信号。mTOR以两种多组分复合物形式存在，称为mTORC1和mTORC2。最近的数据表明，PA对mTORC1和mTORC2复合物的稳定性都是必需的，因此对mTORC和mTORC的激酶活性也是必需的。PA以与雷帕霉素竞争的方式与mTOR相互作用，因此，PLD活性升高导致雷帕霉素耐药，这一点在涉及雷帕霉素策略的临床试验中被忽视。新发肿瘤中最早发生的基因改变通常是抑制默认的凋亡程序，这些程序可能代表了癌症的第一道防线。针对人类癌症中的生存信号是一种合理的抗癌治疗策略。因此，了解调节PA水平的信号以及PA如何影响mTOR，对于制定策略来消除抑制凋亡的生存信号具有重要意义。本文综述了PA在调节mTOR介导的信号促进癌细胞存活中的作用。
关键词：磷脂酶D、磷脂酸、mTOR、雷帕霉素、生存信号、癌症
1.简介
在过去的十五年中，许多研究表明，磷脂酶D（PLD）活性随着有丝分裂信号和激活的癌蛋白的反应而增加。PLD活性升高是对包括表皮生长因子（EGF）在内的几种生长因子的反应[1]、血小板衍生生长因子[2]，成纤维细胞生长因子[三,4]，胰岛素[5]，胰岛素样生长因子1[6]和血管内皮生长因子[7]. 此外，PLD活性升高是对癌蛋白v-Src的反应[8]，v-Ras[9,10]，v-Fps[11]和v-Raf[12]. Ras癌蛋白转化的细胞中PLD活性升高是细胞转化所必需的[13]. 此外，c-Src或EGF受体的高表达，再加上PLD的高表达可以转化大鼠成纤维细胞[14——16]. 据报道，PLD可诱导凤尾鱼非依赖性生长，并促进小鼠成纤维细胞的细胞周期进程[17]. 这些研究表明PLD活性升高与有丝分裂和致癌信号有关。
PLD表达升高也可以防止细胞周期阻滞和凋亡。高强度Raf信号诱导细胞衰老[18,19]或者，如果细胞没有血清，细胞凋亡[20]. PLD高表达抑制高强度Raf信号诱导的细胞凋亡[20]. 同样，过度表达c-Src的大鼠成纤维细胞在生长因子剥夺后发生凋亡，PLD表达升高抑制了这种凋亡[21]. 这些对啮齿动物成纤维细胞的早期研究表明，除了增强细胞增殖外，PLD还需要“生存信号”来抑制默认的凋亡程序。
PLD参与有丝分裂信号传导和抑制凋亡的研究表明，PLD活性可能是人类癌症中的一个因素，其中有丝分裂的信号具有组成性活性，而抑制凋亡程序至关重要。与这一假设相一致，PLD活性和表达在多种人类癌症组织中都有报道，包括乳腺、胃、肾和结肠[22——25]. 此外，据报道，一些人类癌症细胞系中PLD活性升高，包括来自乳腺癌、肺癌、膀胱癌、胰腺癌和肾癌的细胞系[26——30]. 重要的是，这些细胞中PLD活性升高对抑制这些细胞系的凋亡至关重要。因此，人类癌症中PLD活性升高可能是肿瘤发生的一个关键方面，促进细胞增殖并抑制预防癌症的默认凋亡程序。
哺乳动物有两种PLD亚型–PLD1和PLD2–其不同功能尚不清楚[31]. 两者都能催化磷脂酰胆碱水解为磷脂酸（PA）和胆碱。PA是脂质信号的中心节点，可由溶血磷脂酸（LPA）和二酰甘油（DG）以及磷脂酰胆碱生成()–尽管癌细胞中最相关的来源可能是通过PLD介导的磷脂酰胆碱水解[31]. PA也代谢转化为脂质第二信使LPA和DG(). 然而，虽然DG和LPA具有重要的第二信使功能，但已经确定了PA的几个目标()据信，PLD活性升高的最显著影响是由PA的靶点介导的。重要的是，这些靶点包括Raf[32]雷帕霉素的哺乳动物靶点（mTOR）[33]–这两种基因在人类癌症中普遍失调。mTOR与PLD一样，与癌细胞生存信号有关[34——36]. 虽然PA在调节mTOR中的作用一直存在争议[37]，最近的报道强烈暗示PLD及其代谢产物PA参与mTOR复合物mTORC1和mTORC2的调节[38——40]. 本文综述了PLD在调节mTOR中的作用以及在人类癌症中靶向PLD和mTOR信号的联合策略的潜力。
通过磷脂酸发出信号。A.PA是脂质第二信使信号的中心节点。它主要由磷脂酰胆碱（PC）通过水解反应产生，释放胆碱头部基团。二酰甘油（DG）也可以通过DG激酶催化的磷酸化反应生成PA；以及通过LPA酰基转移酶（LPAAT）催化的酰化反应从溶血磷脂酸（LPA）中提取。PA还可以通过PA磷酸酶（PA P'tase）和2型磷脂酶（PLA2）转化为DG和LPA。B.PA有许多下游目标。据报道，PA可以调节Ras、Rho和Arf GTPase的GTPase激活蛋白（GAP）；PA还激活NADPH氧化酶[31]. PA激活磷脂酰肌醇-4-磷酸（PI-4-P）-5-激酶[31]，这可能会创建一个正反馈回路，以生成PLD1和PLD2活性所需的PI-4,5-双磷酸盐（PI-4,5-P2）。PLD和PA提供的生存信号的可能相关靶点是Raf和mTOR，它们调节细胞周期的进展并抑制凋亡[32,37]. PA也是内吞作用所必需的，内吞作用与Raf一起有助于MAP激酶的激活[73].
2.PLD-mTOR连接
2.1. PA与雷帕霉素竞争结合mTOR
第一份直接将PLD活动与mTOR联系起来的报告发现，mTOR活动需要PA[33]. PA被证明以与雷帕霉素-FKBP12竞争的方式结合mTOR的FKBP12-雷帕霉素结合域（FRB）[33]. 与PA和雷帕霉素-FKBP12之间对mTOR的竞争一致，随后证明PLD活性水平升高导致人类乳腺癌细胞株对雷帕霉素产生耐药性[42]. 最近报道的与PA结合的mTOR FRB结构域的核磁共振结构揭示了Arg与2109FRB结构域和PA上的磷酸基团[43]并且与陈和同事提出的模型一致[33,44]. 精氨酸2109位于FRB结构域的α螺旋段的末端，该结构域与另一个α螺旋相邻。两个α螺旋之间的凹槽形成一个疏水囊，雷帕霉素在其中结合mTOR[43]. 建议将PA的甘油主链和近端脂肪族成分插入该囊中。因此，有一种新兴的理论认为雷帕霉素抑制mTOR的机制是通过阻止mTOR和PA之间的相互作用。
2.2. 稳定mTOR复合物需要PA
mTOR存在于两种复合物中–mTORC1和mTORC2[45,46]. 虽然PA在调节mTORC1中的作用已被广泛报道[37]PA在mTORC2调节中的作用才刚刚出现。首先，Sabatini及其同事报告称，长期使用雷帕霉素治疗可抑制mTORC2，并且雷帕霉素显著干扰了mTOR和作为mTORC1组成部分的Rictor之间的相互作用[47——48]. 因此，如果雷帕霉素干扰了mTOR和Rictor之间的相互作用，并且如果雷帕霉素通过干扰mTOR与PA之间的交互作用来抑制mTOR，那么PA可能对mTOR及Rictor之间形成或稳定mTORC2至关重要。与这一假设一致，我们最近报道了抑制细胞PA水平抑制mTOR和Rictor之间的联系，并抑制Ser473 mTORC2位点Akt的磷酸化[40,41]. PA水平的抑制也阻止了mTOR和猛禽之间形成mTORC1[40]. 因此，PA在mTOR调节中作用的新机制是PA是形成和/或稳定mTOR复合物所必需的。
2.3 mTORC1和mTORC2的差异稳定性和对雷帕霉素的敏感性
尽管mTORC2最初被描述为mTOR的雷帕霉素耐药形式[46]最近有报道称，长期雷帕霉素治疗可抑制mTORC2[47,48]. 如果mTORC2是一个比mTORC1稳定得多的复合物，则可以解释这些发现。由于雷帕霉素与mTOR结合是一种与PA竞争的方式[33,42]，而PA是mTOR复合物稳定性所必需的[40]然后，mTORC1和mTORC2对PA的差异亲和力可以解释mTORC 1和mTORC2的差异敏感性。mTOR络合物的差异稳定性模型如所示与mTORC2相比，mTORC1对雷帕霉素的敏感性更高，而PA对mTORC的亲和力更低。PA和mTORC1之间较弱的相关性意味着PA和mTORC1将更频繁地离解，因此，当其离解时，需要较低浓度的雷帕霉素来取代mTORCl上的PA。相比之下，mTORC2与PA的结合更为强烈，因此解离非常罕见，这意味着需要非常高浓度的雷帕霉素才能结合PA与mTORC1解离时获得的低浓度mTOR。用物理常数表示，PA和mTORC2（K）的离解常数D2类)小于mTORC1和PA的离解常数（K第1页) (). 模型中描述的速率常数仅用于mTOR和PA之间的相互作用，因此，该模型过于简单化，因为忽略了Rictor和Raptor以及mTORC1和mTORC2复合物的其他组分的参与。然而，该模型确实为mTORC1和mTORC2复合物的差异稳定性提供了一级近似值，这与观察到的雷帕霉素差异敏感性一致。
雷帕霉素对mTORC1和mTORC2的差异效应模型。离解常数（KD类)对于mTORC1和带有PA的mTORC2，表示离解速率常数的比值（kd日)和地层（k如果). 最近的研究[40]与mTORC1分解为PA和mTOR的速率常数（k第1天)大于mTORC2分解为PA和mTOR的速率常数（k第2天). 因此，PA与mTORC2的分离较少。雷帕霉素-FKBP12抑制mTORC1和mTORC2的能力取决于mTOR结合雷帕霉素FKBP12的频率。mTORC1产生的mTOR比mTORC2产生的多，因此与PA竞争与mTORC1mTOR结合所需的雷帕霉素更少。相反，mTORC2的罕见分离需要更多的雷帕霉素-FKBP12与PA竞争，以捕获来自mTORC1的罕见mTOR蛋白。降低PA水平将改变平衡，有利于mTOR复合物的离解，从而降低结合和抑制mTOR所需的雷帕霉素-FKBP12的浓度。
2.4 PA对mTORC1和mTORC2信号和雷帕霉素敏感性的影响
雷帕霉素对mTORC1和mTORC2的不同作用可能解释了之前的报道，其中雷帕霉素在不同浓度下具有不同的作用。雷帕霉素以20 nM的IC50抑制MCF7乳腺癌细胞的增殖，而雷帕霉素则以1 nM的IC 50抑制S6激酶磷酸化[42]. 这些数据与雷帕霉素在1 nM时抑制S6激酶磷酸化所需的mTORC1和在20 nM时压制细胞增殖所需的m TORC2相一致。MCF7细胞的PLD活性较低，因此PA水平较低，这与PA和雷帕霉素对mTOR的竞争一致，如果MCF7的PLD活动增加，则抑制S6激酶磷酸化和细胞增殖的IC50s相应增加[42]. 在骨骼肌中也观察到这种效应，其中机械刺激提高了PLD活性，并增加了雷帕霉素作用的IC50[49]. MDA-MB-231乳腺癌细胞具有高水平的PLD活性，并且S6激酶磷酸化和细胞增殖对雷帕霉素具有不同的敏感性。然而，S6激酶磷酸化和细胞增殖的IC50分别在20 nM和10μM时要高得多。重要的是，如果PLD活性被抑制，用于抑制细胞增殖和S6激酶磷酸化的IC50下降[42]. 我们刚刚报道，降低786-O肾癌细胞中PLD活性会增加mTORC1和mTORC2复合物稳定性对雷帕霉素的敏感性[40]. 在Ser473中观察到S6激酶磷酸化和Akt磷酸化的这种效应。重要的是，降低PLD活性使相对雷帕霉素抗性的mTORC2对可用于治疗的浓度敏感。这可能很重要，因为抑制细胞增殖[42]和诱导细胞凋亡[26,29]需要较高水平的雷帕霉素，这意味着mTORC2参与其中。同样，在786-O肾癌细胞中，抑制HIF2α表达所需的雷帕霉素水平高于抑制HIF1α所需的雷帕霉素水平[41]. 结果表明，HIF2α的表达依赖于mTORC2，而HIF1α同时依赖于mTORC1和mTORC1[41]-解释HIF2α对雷帕霉素的相对不敏感性。重要的是，HIF2α的表达在肿瘤发生中比HIF1α更重要[50,51]. 因此，在癌症治疗中，靶向mTORC2可能比靶向mTORC1更重要。通过抑制PA水平来提高mTORC2的雷帕霉素敏感性的能力可能是一种可行的策略，可以在HIF2α和mTORC1相关的肾癌等癌症中靶向mTORC2。
3.调节mTOR的其他信号
3.1 PA是必要的，但不足以激活mTOR
虽然最近的研究清楚地证明了激活mTORC1和mTORC2的PA要求，但也有证据表明PA不足以激活mTORC 1或mTORC 2。Chen及其同事证明，外源性PA刺激了mTORC1底物S6激酶真核启动因子4E结合蛋白-1在HEK293细胞中磷酸化的增加，这表明外源性PA激活了mTORC 1，但这种作用取决于氨基酸的存在[33]. 类似地，我们发现在具有高水平PLD活性的MDA-MB-231细胞中，Ser473的mTORC2位点的Akt磷酸化非常少[26]. 然而，胰岛素以PLD依赖的方式刺激Ser473的Akt磷酸化[40]. 因此，虽然PA是激活mTORC1和mTORC2所必需的，但提高PLD活性和PA水平是不够的。
3.2 Akt介导的信号
mTORC1是磷脂酰肌醇（PI）-3-激酶（PI3K）产生的生存信号的间接靶点。PI3K产生脂质第二信使（PI）-3,4,5-三磷酸（PIP3），导致Akt的募集，Akt是一种激酶，磷酸化对细胞周期进展和抑制凋亡程序至关重要的几种底物[52]. PIP3的产生还导致磷酸肌醇依赖性激酶1（PDK1）的募集，PDK1在Ser308磷酸化Akt[52]. 然后，Akt能够磷酸化几种底物，其中之一是结节性硬化复合物（TSC1/2），这是一种抑制Rheb的GTPase激活蛋白复合物，Rheb是一种直接参与mTOR激活的GTPase[53]. Akt抑制TSC1/2，从而激活Rheb和mTOR。TSC1/2也可以被LKB1抑癌蛋白靶向和激活，该蛋白与高水平的AMP一起激活AMP依赖性激酶[54]然后磷酸化并激活TSC1/2，导致Rheb的下调和mTOR的抑制。因此，存在通过TSC1/2复合物和Rheb激活和抑制mTOR的信号。重要的是，最近的数据显示Rheb直接与PLD1相互作用并激活PLD1[38,39]. 已经证明TSC2的抑制提高了PLD活性和S6激酶磷酸化，并且这种增加依赖于PLD1。因此，PLD活性可能与PI3K和其他调节TSC1/2 GTPase激活电位的信号一起调节mTORC1。
Rheb还参与调节mTOR抑制剂FKBP38[55]. 关于PLD和PA对mTOR的调节，有趣的是FKBP38与mTOR中的FRB结构域结合，后者也与PA和雷帕霉素结合。因此，Rheb可能通过激活PLD1和生成PA来刺激FKBP38从mTOR中分离。然后PA可以与FKBP38FRB结构域竞争，并将FKBP38.mTOR取代。虽然这是一个有吸引力的假设，但FKBP38在调节mTORC1中的作用受到了质疑[56]FKBP38可能不会在所有情况下调节mTORC1。
在过去几年中，mTOR的调节出现了进一步的复杂性，涉及Akt在mTOR调节中的作用。并发症围绕着Akt在Thr308和Ser473的磷酸化来响应细胞信号。Akt的完全激活不仅涉及Thr308处PDK1位点的Akt磷酸化，还涉及Ser473处mTORC2位点的Akt磷酸化[57]. 虽然Akt的激酶活性在Thr308和Ser473双重磷酸化时显著升高，但在mTORC2激酶活性和Ser473Akt磷酸化受到抑制的细胞中，Akt对TSC1/2的磷酸化没有影响[58,59]. 相反，Akt对FOXO的磷酸化被mTORC2破坏所抑制[58,59]. 这可能意味着Ser 473的Akt磷酸化会影响底物特异性。关于FOXO的磷酸化，mTORC1在Akt下游发挥作用，mTORC在Akt.上游发挥作用。另一个复杂因素是PI3K抑制剂抑制了Thr308和Ser473的Akt磷酸化，具有讽刺意味的是，尽管没有直接证据表明mTORC2活化与PI3K有关，但Ser473 mTORC1位点的Akt-磷酸化已被广泛用作PI3K活性的指示物。此外，PI3K和mTOR是相关的激酶，PI3K的抑制剂也抑制mTOR[60]. 因此，目前对于mTORC2如何被激活以及Akt如何在Ser473被磷酸化以响应生长因子（如胰岛素）存在相当大的困惑。但很明显，胰岛素诱导的Akt磷酸化增加依赖于PLD[40]. 调节mTOR和Akt的信号如所示在该模型中，PLD显然位于Akt的下游，用于激活mTORC1，而位于Akt的上游，用于激活m TORC2。据报道，PLD活性随着氨基酸的增加而升高[38]因此，PLD可能对已知mTOR调节的营养传感至关重要[61].
PI3K和PLD产生的生存信号瞄准mTOR。在PI3K途径中，PIP3招募Akt和PDK1，这是一种在Thr308磷酸化Akt的激酶。Akt也在Ser 473处被mTORC2磷酸化。Ser473处Akt的磷酸化提高Akt激酶活性[57]并可能影响底物特异性[52]. 然后Akt磷酸化几个抑制细胞周期进展的蛋白质，包括TSC1/2复合物，一种抑制GTPase Rheb的GTPase激活蛋白复合物[53]. 据报道，Rheb可以刺激FKBP38从mTOR的FRB结构域中分离[55]有助于激活mTORC1。据报道，Rheb最近也激活了PLD1[38]. PLD生成的PA与雷帕霉素竞争，结合mTORC1（可能还有FKBP38），并且是激活S6激酶mTOR所必需的。激活mTORC2也需要PLD，后者在Ser473磷酸化Akt。mTOR的目标是生长因子、营养和能量感应信号，用不同的颜色表示。
4.PLD1和PLD2在调节mTOR中的不同作用
4.1 PLD1和PLD2的调节
有两种哺乳动物PLD亚型-PLD1和PLD2-可以通过不同的调节机制和亚细胞分布加以区分[31]. PLD1主要位于核周，受包括ARF在内的GTP酶Ras家族成员的调节[62]，罗[63]和Ral[64]. 重要的是，最近有报道称，GTPase Rheb激活PLD1[38]. PLD2主要局限于质膜上的脂筏组分，其调节模式尚不清楚[31]. PLD1和PLD2都对PI-4,5-二磷酸（PIP2）有严格的要求，因此可能对产生PIP2的激酶有严格的需求[31]. 在这方面，令人感兴趣的是PA也激活PI-4-磷酸-5-激酶[65]，它从PIP生成PIP2，可能代表一种正反馈机制和PLD1刺激PLD2的手段[66].
4.2 PLD1和PLD2对mTORC1的调节
一些研究调查了S6激酶激活对PLD1的依赖性。外源性表达的PLD1增加大鼠成纤维细胞S6激酶磷酸化[67]. LPA诱导的S6激酶磷酸化依赖于PLD1[68]. Cdc42对S6激酶的激活也依赖于PLD1[69]. 抑制PLD1表达阻断B16黑色素瘤细胞S6激酶磷酸化[70]. 最近的研究发现，与mTORC1激活有关的Rheb直接激活PLD1[38]强烈支持PLD1在mTORC1的激活中的作用。因此，PLD1和mTORC1之间有明确的联系。然而，也有证据表明PLD2有助于mTORC1的激活。外源性表达的PLD2增加MCF7乳腺癌细胞中S6激酶磷酸化[67]. 我们最近报道了PLD1和PLD2的催化失活显性阴性突变体可以抑制S6激酶磷酸化。然而，PLD1和PLD2显性阴性突变体的组合在抑制S6激酶磷酸化方面更有效[40]. 据报道，PLD2通过PLD2中的TOS（TOR信号传递）基序与mTOR和Raptor形成功能复合物，这种相互作用对于丝裂原刺激S6激酶磷酸化至关重要[71]. 该组无法用PLD1 siRNA抑制S6激酶磷酸化。同样，Sun等人[38]无法用PLD2 siRNA抑制S6激酶磷酸化。这些明显的相互矛盾的结果可能反映了使用PLD siRNA的风险。我们发现PLD1，尤其是PLD2的半衰期很长，这使得使用siRNA方法下调PLD蛋白变得很困难[30,40]. 为了证明一个阳性结果等于十个阴性结果的公理，目前的研究表明，激活mTORC1需要PLD1和PLD2。虽然尚不清楚PLD1和PLD2如何促进mTOR的激活，但我们提出升高的PLD1通过增加PLD2活性所需的PIP2水平导致PLD2的激活[66]. 这可以解释PLD1和PLD2在mTORC1激活中的明显参与。PLD1和PLD2都能以雷帕霉素依赖的方式抑制蛋白磷酸酶2A[72]PLD1和PLD2抑制受体介导的内吞作用的显性阴性突变体[73]–进一步支持PLD1和PLD2协同工作生成PA的模型。
4.3 PLD1和PLD2对mTORC2的调节
PLD在mTORC2调控中的作用最近才被确定，但有证据表明PLD1和PLD2也有助于mTORC1的激活。Ser473的Akt磷酸化在786-O肾癌细胞中构成性升高，并且依赖于mTORC2成分Rictor。PLD1和PLD2的显性阴性突变体抑制786-O细胞中Ser473处Akt的磷酸化[40]. 类似地，PLD1和PLD2显性阴性突变体都抑制了MDA-MB-231乳腺癌细胞中胰岛素诱导的Ser473的Akt磷酸化，这些细胞Akt的磷酸化水平较低[40]. 因此，PLD1和PLD2很可能共同激活mTORC1和mTORC2。
5.针对癌细胞中的PLD-mTOR信号和雷帕霉素耐药性
5.1靶向PLD mTOR生存信号
近年来，在抗癌治疗中以mTOR为靶点引起了广泛关注，这主要是因为mTOR与人类癌细胞生存信号之间存在联系[34——36]. 关于靶向mTOR的潜力已经有很多报道，因为原则上，抑制癌细胞的生存信号应该导致凋亡细胞死亡和肿瘤退化。虽然靶向mTOR介导的人类癌症生存信号的原理提供了一个有吸引力的治疗选择，但雷帕霉素和雷帕霉素类似物的早期临床试验在很大程度上令人失望[34]. 靶向mTOR的一个问题是，mTORC2可能对生存信号更为重要。HIF2α对肾癌细胞的肿瘤形成至关重要[50,51]，取决于mTORC2[40]并且需要更高浓度的雷帕霉素来抑制mTORC2。因此，虽然基于雷帕霉素的治疗可能能够抑制mTORC1，但当前剂量不太可能影响mTORC2。然而，最近的研究表明，抑制PA水平使mTORC2对雷帕霉素浓度在纳米摩尔范围内敏感，这在临床上是可行的[40]. 因此，包括雷帕霉素和抑制PLD活性的策略的联合治疗可用于靶向mTORC2。在这方面，最近有报道称，天然产物和厚朴酚抑制人类癌细胞中的PLD活性[75]. 虽然和厚朴酚不能直接抑制PLD，但它确实抑制了PLD活性，PLD活性在应激性退血时升高[75]因此，可能以保护癌细胞不凋亡的PLD信号为靶点。重要的是，和厚朴酚在小鼠异种移植研究中耐受性良好[76]. 直接靶向PLD具有内在问题，因为PLD1与高尔基体中的蛋白质运输有关[31]因此，通常抑制PLD活性可能会对正常细胞产生毒性。然而，特异性靶向PLD2可能有助于抑制PLD2表达在细胞中的耐受性比抑制PLD1要好得多（我们未发表的观察结果）。为此，亚历克斯·布朗的研究小组刚刚报道了从卤代乙酰胺中产生的异形特异性PLD抑制剂[77]，这是之前显示的直接抑制PLD活性[78]. 类似地，Mike Frohman的研究小组发现了一种抑制PLD2的化合物，但只抑制被1-丁醇阻断的细胞活动的一个子集，1-丁醇抑制PLD1和PLD2介导的效应[79]. 这种被称为FIPI的化合物抑制了细胞迁移，这种迁移以前与PLD介导的癌细胞生存信号有关[27]. 因此，可能有可能特异性抑制PLD2，这可能对PLD1和PLD2的抑制产生较少的有害副作用。由于FIPI阻止细胞迁移，因此这种化合物可能对肿瘤细胞中PLD活性升高具有特异性，而PLD活性对细胞迁移至关重要。
5.2雷帕霉素耐药性
基于雷帕霉素的治疗策略的另一个问题是，雷帕霉素抑制mTORC1或mTORC2的能力取决于PLD活性和PA的水平。如上所述，PA以与雷帕霉素竞争的方式促进mTOR的激活，PLD活性升高会增加抑制人类癌细胞生长所需的雷帕霉素浓度，从而产生雷帕霉素耐药性[42]. 由于PLD活性在许多人类癌症中升高[35,74]，癌细胞中高水平的PA可能是雷帕霉素或雷帕霉素衍生物成功治疗的严重障碍，这些药物的作用方式与PA竞争。此外，雷帕霉素治疗实际上可以选择PLD活性升高的细胞，因为PLD活性升高也会促进转移表型[27]雷帕霉素实际上可以加速肿瘤的进展和转移。通过增加二酰甘油激酶和溶血磷脂酰转移酶也可以增加PA水平，从而增加PA(). 关键是PA水平升高会导致雷帕霉素耐药，因此基于雷帕霉素的治疗策略必须考虑到产生PA的机制，PA会增加抑制mTORC1或mTORC2所需的雷帕霉素浓度。抑制PLD活性和降低PA水平的策略有可能提高对雷帕霉素和雷帕霉素衍生物的敏感性。抑制PLD活性也可以避免在雷帕霉素存在下选择PLD活性升高的细胞的问题。
6.结论
在大量人类癌症中观察到PLD活性升高，并显示其抑制细胞凋亡[74]. PLD活性通常在癌细胞系中升高，以应对血清退出的压力[27]. 现在很明显，PLD生存信号的一个关键目标是mTOR。mTOR在营养不良或缺氧条件下关闭，被认为是应激反应的关键调节因子[36,61]. 为了使癌细胞存活和增殖，它必须克服细胞对压力的正常反应，以便在新生肿瘤中继续分裂，而肿瘤中的血管化较差。在这些条件下激活mTOR可使细胞继续增殖并避免凋亡。虽然PA对mTOR复合物的稳定性和活性是必要的，但它不足以完全激活mTORC1或mTORC2。虽然人们对激活mTORC1所需的额外信号知之甚多，但对mTORC2是如何激活的却知之甚少。对这些信号的进一步研究对于制定抑制PLD和mTOR介导的生存信号的策略至关重要。
雷帕霉素抑制mTOR的明显机制是阻止mTOR和PA之间的相互作用，从而促进mTOR复合物的形成和/或稳定性[40]. 与这一假设一致，降低PA水平，如雷帕霉素，会破坏mTOR和猛禽之间以及mTOR与猛禽之间的联系[40]. 重要的是，PLD活性升高导致对雷帕霉素的耐药性[42,49]雷帕霉素治疗实际上可以选择PLD活性升高的癌细胞。PLD活性升高不仅会产生雷帕霉素耐药性，还可能使细胞更恶性，因为PLD活性提高还会刺激细胞迁移和侵袭增加的转移表型[27]. 因此，PLD在抗癌治疗中以多种方式影响靶向mTOR的潜力强烈表明，应认真关注PLD和PA在mTOR调节中的作用，尤其是在抗癌疗法中靶向mTOR方面。
致谢
佩奇·耶伦（Paige Yellen）对手稿发表了深思熟虑的评论。这项工作的作者得到了国家癌症研究所（CA46677）和国家卫生研究院（GM60654）的SCORE资助。国家卫生研究院国家研究资源中心授予少数民族机构研究中心（RCMI）RR-03037奖项，该奖项为亨特学院生物科学系的基础设施和仪器提供支持。
脚注
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参考文献
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