The serine-threonine kinase Akt was originally identified as a transforming oncogene. Later, it was found that Akt is phosphorylated and activated in response to mitogens and survival factors in a phosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)-dependent manner. After it is activated, Akt regulates important cellular pathways such as cell metabolism, cell proliferation and cell survival by phosphorylating various target proteins. Through its cellular roles, Akt determines the important phenotypes of an organism such as body size and survival. In spite of intensive studies on the PI3K/Akt pathway, we have a limited understanding about the functions and regulations of Akt. Therefore, I tried to screen for novel signaling molecules in the PI3K/Akt pathway by two genetic approaches, yeast two-hybrid assay and fly functional genomics screening. From yeast two-hybrid experiments, I found that the C-terminal region of protein kinase C-related kinase 2 (PRK2) specifically bound to Akt. Cell biological studies revealed that during early stages of apoptosis, this C-terminal fragment of PRK2 was cleaved from the inhibitory N-terminal region and blocked the anti-apoptotic activities of Akt by directly binding in vivo. Moreover, in fly functional genomics assays, the Drosophila ortholog of FKHR (dFKHR) was identified as a regulator of organ size. Additional fly genetics and histology experiments showed that dFKHR is strictly regulated by the PI3K/Akt pathway and induces apoptosis in the Drosophila tissue overexpressing its activated mutants. Strikingly, a removal of dFKHR signaling significantly rescued the size reduction and lethality caused by a loss of function mutant of Dakt1 in a dose-dependent manner. These results, taken together, clearly demonstrated that Akt is the important signaling molecule in regulating fate and size of an organism through regulation of FKHR and is regulated by PRK2 during apoptosis.
발암유전자로써 발견된 인산화효소 Akt는 성장인자나 생존신호에 의해 지질 인산화효소 PI3K에 의존적인 방법으로 인산화 됨으로써 활성화된다. 활성화된 Akt는 다양한 하부신호전달자를 인산화시켜 세포의 대사, 생장 및 생존을 조절하게 되며, 나아가 개체의 크기 및 생존을 결정하는 중요한 역할을 수행한다. PI3K/Akt신호전달체계에 대한 세계 유수 연구진들의 연구 노력에도 불구하고, 아직 Akt의 기능 및 활성조절에 대한 이해는 부족하여, yeast two-hybrid와 초파리 기능유전체학 기법을 사용하여 새로운 PI3K/Akt신호전달체계 신호전달자를 탐색하였다. yeast two-hybrid실험결과 인산화효소 PRK2의 C-terminal 부위가 Akt에 특이적으로 결합함이 발견되었고, 세포생물학 실험결과 세포사멸과정 초기에 PRK2의 C-terminal 부위가 caspase에 의해 잘려나와 Akt에 직접 결합함으로써, Akt의 항세포사멸기능을 저해하여 세포사멸을 촉진함을 밝힐 수 있었다. 또한 초파리 기능유전체학 실험에서 초파리의 FKHR (dFKHR)이 눈, 날개 등 기관의 크기를 조절함이 확인되었고, 유전학 및 조직학 기법을 동원한 후속실험결과 dFKHR이 PI3K/Akt신호전달체계에 의해 조절 받으며, 과량발현시 조직에서 세포사멸을 일으킨다는 사실을 발견하였다. 더 나아가 Akt 기능상실 돌연변이에 의해 발생한 개체크기 감소 및 생존률 감소가 dFKHR유전자 allele 감소에 따라 복구됨이 관찰되었다. 이러한 실험결과로부터, Akt가 dFKHR을 통해 개체의 생존과 크기를 조절하는 중요한 역할을 하는 신호전달자임을 밝혔으며, 세포사멸시 PRK2에의해 부가적으로 조절 받음을 확인하였다.
