PI3K/AKT通路通过磷酸化ALG3调控N-糖基化：癌症细胞增殖与蛋白质折叠的新机制

本研究揭示了PI3K/AKT信号通路通过直接磷酸化糖基转移酶ALG3（Asn-linked glycosylation 3 homolog）调控N-糖基化的分子机制。研究人员发现AKT在Ser11/Ser13位点磷酸化ALG3，促进细胞表面受体（如EGFR、HER3和E-cadherin）的糖基化修饰，从而维持内质网稳态并支持癌细胞增殖。该研究首次建立了PI3K/AKT信号与蛋白质糖基化的直接联系，为癌症治疗和先天性糖基化障碍（ALG3-CDG）提供了新的干预靶点。

　　

在癌症生物学领域，PI3K/AKT信号通路的异常激活是肿瘤发生的标志性事件，但其如何协调细胞代谢与蛋白质稳态仍存在知识空白。尤其令人困惑的是，尽管已知PI3K/AKT调控脂质、核苷酸代谢，但其对糖基化——这一影响50%以上真核蛋白质功能的关键翻译后修饰——的作用机制尚未阐明。与此同时，糖基转移酶ALG3在多种癌症中异常高表达，但其调控方式与功能意义仍是未解之谜。

来自哈佛医学院Beth Israel Deaconess医学中心（Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School）的研究团队在《Journal of Biomechanics》发表的研究，首次揭示了PI3K/AKT通过磷酸化ALG3调控N-糖基化的分子开关。研究人员采用CRISPR/Cas9基因编辑、体外激酶实验、 lectin糖蛋白组学分析等技术，结合乳腺癌细胞模型，系统解析了这一调控机制的生物学意义。

ALG3是AKT下游的新型底物

通过磷酸化位点数据库筛选，研究者锁定ALG3氨基端Ser11/Ser13位点符合AKT经典磷酸化基序RXRXXS/T。在胰岛素刺激的MCF10A乳腺上皮细胞中，ALG3磷酸化与AKT激活同步发生，且可被PI3K抑制剂GDC-0941和AKT抑制剂GDC-0068阻断。体外实验证实重组AKT1能直接磷酸化ALG3，而Ser11/Ser13突变体则完全丧失磷酸化能力。

ALG3调控糖基化图谱

在PTEN缺失的MDA-MB-468乳腺癌细胞中，CRISPR敲除ALG3导致α-1,3甘露糖特异性lectin（GNA、ConA）结合显著减少。值得注意的是，回补野生型ALG3可恢复糖基化模式，但Ser11/Ser13磷酸位点突变体对150kDa和240kDa糖蛋白的修饰能力明显受损，提示AKT依赖的磷酸化特异性调控特定糖蛋白的加工。

内质网应激与增殖抑制

ALG3缺失引发内质网应激标志物GRP78/BiP和CHOP表达上调，并导致EGFR/HER3异常去糖基化。功能实验显示，ALG3敲除使MDA-MB-468细胞增殖率下降60%，而磷酸化缺陷型ALG3-S11/13A仅能部分挽救表型。尤为关键的是，该突变体无法恢复EGFR Y1068磷酸化和E-cadherin表达，证实ALG3磷酸化状态直接影响受体酪氨酸激酶活性。

这项研究开创性地建立了PI3K/AKT-ALG3-N糖基化轴，揭示了生长因子信号调控蛋白质折叠质量控制系统的新范式。从转化医学视角，该发现为同时靶向激酶信号（如AKT抑制剂）和糖基化通路（如寡糖转移酶抑制剂）的联合治疗策略提供了理论依据。对于ALG3-CDG等先天性糖基化疾病，阐明AKT对ALG3的调控机制可能为开发小分子激活剂开辟新途径。研究还提示，其他糖基转移酶（如ALG2、DPM1）可能同样受激酶信号调控，这一发现将推动"信号导向的糖生物学"这一新兴交叉学科的发展。