AKT底物糖基转移酶ALG3通过调控蛋白N-糖基化影响癌症进展的分子机制

本研究揭示了PI3K/AKT信号通路通过磷酸化糖基转移酶ALG3（Ser11/Ser13）调控蛋白N-糖基化的新机制。研究人员发现ALG3缺失会导致内质网应激、未折叠蛋白反应(UPR)及EGFR/HER3等受体糖基化缺陷，从而抑制癌细胞增殖。该研究首次建立了PI3K/AKT信号与糖基化代谢的直接联系，为癌症靶向治疗提供了新思路。

　　

在肿瘤生物学领域，PI3K/AKT信号通路的异常激活已被公认为癌症的重要特征，但其对蛋白质翻译后修饰特别是糖基化的调控机制仍不明确。与此同时，糖基化异常与肿瘤发生发展的关联虽被广泛报道，却缺乏对上游信号调控机制的深入解析。这种认知空白使得针对糖基化过程的抗癌策略开发面临瓶颈。来自哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心（Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School）的研究团队在《Journal of Biological Chemistry》发表的研究，首次揭示了AKT激酶直接磷酸化糖基转移酶ALG3（asparagine-linked glycosylation 3 homolog）并调控蛋白N-糖基化的分子机制，为理解致癌信号与代谢重编程的交叉对话提供了全新视角。

研究人员采用多学科技术手段展开研究：通过生物信息学筛选发现ALG3具有AKT保守磷酸化位点；利用CRISPR/Cas9构建ALG3敲除细胞模型；采用免疫沉淀结合体外激酶实验验证AKT对ALG3的直接磷酸化；通过凝集素印迹（lectin blot）分析糖基化模式；借助qRT-PCR和免疫印迹评估内质网应激标志物；最后通过磺酰罗丹明B（SRB）增殖实验检测细胞生长表型。

ALG3是PI3K下游的AKT底物

质谱数据库分析发现ALG3氨基端Ser11/Ser13符合AKT磷酸化共识序列（RXRXXs/t）。在胰岛素刺激的MCF10A细胞中，ALG3磷酸化被PI3K抑制剂GDC-0941和AKT抑制剂GDC-0068阻断，而mTORC1抑制剂雷帕霉素无此效应。体外实验证实重组AKT1可磷酸化野生型ALG3，但对Ser11/Ser13突变体无活性。

ALG3调控蛋白N-糖基化

在PTEN缺失的MDA-MB-468乳腺癌细胞中，CRISPR敲除ALG3导致凝集素GNA（识别α-1,3甘露糖）和ConA（识别甘露糖核心结构）结合信号显著减弱。过表达ALG3-WT增强糖基化，而磷酸化位点突变体ALG3-S11/13A则丧失对150kDa和240kDa蛋白的糖基化调控能力。

ALG3缺失诱导ER应激与UPR

ALG3敲除细胞中内质网伴侣蛋白BiP/GRP78和促凋亡因子CHOP表达显著上调，同时出现EGFR/HER3去糖基化形式（电泳迁移率加快）及其酪氨酸磷酸化水平降低，但mRNA水平未受影响，表明ALG3通过翻译后修饰调控受体稳定性。

ALG3促进癌细胞增殖

功能实验显示ALG3敲除显著抑制MCF10A和MDA-MB-468细胞增殖。回补实验证实野生型ALG3可挽救增殖缺陷，而ALG3-S11/13A仅部分恢复，提示磷酸化修饰对ALG3促增殖功能至关重要。

这项研究开创性地建立了PI3K/AKT-ALG3-糖基化轴的概念：在生长信号刺激下，AKT通过磷酸化激活ALG3，加速N-糖链合成以满足癌细胞对蛋白质折叠的旺盛需求。该机制解释了为何ALG3在3q26-27区段（与PIK3CA共定位）的扩增与乳腺癌不良预后相关，也为理解先天性糖基化障碍（ALG3-CDG）患者的神经系统缺陷提供了分子基础。更广泛的意义在于，该研究提示靶向糖基转移酶的磷酸化调控可能成为干预PI3K/AKT驱动肿瘤的新策略，特别是针对传统激酶抑制剂产生耐药性的病例。未来研究可进一步探索其他糖基转移酶（如ALG2、DPM1）是否受类似信号调控，以及糖基化修饰如何特异性影响不同受体蛋白的功能。