PHLPP悖论再探：从经典AKT磷酸酶到人类疾病中的信号转导假酶

《Biochemical Pharmacology》：The PHLPP paradox revisited: from canonical AKT phosphatases to signaling pseudoenzymes in human disease

　　

•PHLPP2可能作为拟磷酸酶发挥作用，而非经典AKT磷酸酶。
•PHLPP1和PHLPP2表现出不同的、依赖于背景环境的AKT调控方式。
•PHLPP信号通路将代谢、铁死亡、癌症和心血管损伤联系在一起。
•KCTD17驱动的PHLPP2丢失促进MASH中的AKT–SREBP1c信号通路。
•PHLPP靶向需要亚型特异、组织特异和背景依赖的策略。

**引言**

磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信号级联是人类的病理生理过程中的关键调控通路，控制着包括细胞增殖、代谢通量和调控性细胞死亡（RCD）在内的多种基本细胞功能[1]。该通路通常在外皮生长因子（EGF）和胰岛素样生长因子1（IGF-1）等细胞外刺激下被激活，这些生长因子刺激PI3K产生脂质第二信使，进而在质膜上招募并激活AKT[2]。一旦激活，AKT作为关键调控激酶发挥作用，通过抑制凋亡通路促进细胞存活，通过雷帕霉素靶蛋白（mTOR）增强蛋白质合成，并调节FOXO转录因子[2]。该通路受到负调控因子磷酸酶和 tensin同源物（PTEN）的严格控制，以维持细胞稳态[1]。

PI3K/AKT信号通路的失调与多种疾病的发生发展密切相关，尤其是癌症和代谢性疾病[3]。虽然该通路过度激活的致癌和代谢后果已被充分阐明，但控制其稳态终止的分子机制仍被严重忽视[4]，[5]。

蛋白质磷酸化是一种基本的、可逆的翻译后修饰，调节着人类生理和疾病的众多方面[6]。这一动态过程由蛋白激酶（添加磷酸基团）和蛋白磷酸酶（移除磷酸基团）的协同作用所介导。

根据结构特征，蛋白磷酸酶被分为不同的家族[3]。磷酸酶本身也受磷酸化调控，使其成为复杂信号网络（包括精细调节细胞反应的激酶-磷酸酶级联）中的重要组成部分[7]。在这一调控框架中，各个磷酸酶家族参与不同的细胞过程。磷酸蛋白磷酸酶（PPP）在调节多种细胞过程中发挥关键作用，包括细胞分裂、糖原代谢和肌肉收缩[8]。相比之下，TFIIF相互作用CTD磷酸酶（FCP）家族主要参与转录调控，其中去磷酸化RNA聚合酶II最大亚基的C端结构域（CTD）内的丝氨酸残基，这一过程对酶循环和持续的全局转录至关重要[9]。蛋白磷酸酶2C（PP2C）家族属于更广泛的蛋白磷酸酶金属依赖性（PPM）丝氨酸/苏氨酸磷酸酶组，已对其在应激响应信号和细胞死亡调控中的作用进行了广泛研究[10]。在PP2C磷酸酶中包括PHLPP亚型PHLPP1和PHLPP2[11]。

经典细胞研究将PHLPP1与AKT2/3疏水基序磷酸化降低联系起来，将PHLPP2与AKT1/3磷酸化降低联系起来[12]，[13]。这些扰动数据支持AKT信号的亚型选择性调控，但并未证明PHLPP1或PHLPP2直接催化AKT的磷酸基团移除。

与主要关注抑制上游激酶的传统治疗策略不同，PHLPP1和PHLPP2的鉴定将研究重心转向了磷酸酶介导的信号终止的调控重要性。这些酶表明信号输出不仅由激酶驱动，还受到对立的磷酸酶活性的主动调控，这使PHLPP–AKT轴成为一个关键的调控节点和前景广阔的治疗靶点[14]。

当前PHLPP领域面临一个核心不确定性：细胞扰动研究一致将PHLPP丰度与信号输出联系起来，而最近的生化证据则质疑其直接催化活性，尤其是对PHLPP2而言。本综述评估了这一不确定性如何改变对PHLPP相关研究结果在代谢、癌症、铁死亡和心血管损伤方面的解读。

本综述通过提供PHLPP1和PHLPP2的比较性结构和功能分析，来解决这些亚型在协调代谢保护与病理学之间悖论性平衡方面的非冗余性和背景依赖性作用。通过建立将PHLPP介导的AKT调控与铁死亡、黑色素瘤转移和急性心血管恢复联系起来的整合框架，我们在两种竞争的范式下重新评估了更广泛的文献：直接磷酸酶活性与非催化性信号复合体组织。最终，在每种疾病背景下，我们区分了严格依赖于酶促催化的结论与由功能性细胞扰动支持的结论，同时明确了将PHLPP的催化机制与支架机制明确分离的关键实验策略。

通过整合机制洞察与多组学视角，我们定义了一个综合景观，其中PHLPP亚型作为背景依赖的变阻器，处于癌症生物学、代谢调控和心血管完整性的交叉点。最终，解决这些悖论性功能对于开发下一代精准医学策略至关重要，并（iv）引入了一种新颖的多层同心模型来解决这一生化悖论，映射了完全相同的PHLPP亚型如何同时介导保护性细胞防御并驱动有害病理过程。这一框架表明，单一亚型的功能结果并非静止的，而是动态决定的。从而将其背景依赖的功能二象性转化为一个连贯且可治疗行动的框架（图1）。我们将证据分为以下几类：当一种关系由直接PHLPP扰动和在所述模型中的相关分子或功能读出所支持时，归类为"已确立"；当主要证据有限或有待重复验证时，归类为"新兴"；当通过连接不同研究推断出某种机制且尚未直接测试时，归类为"假设性"。

**章节摘要**

**PHLPP蛋白的分子结构与有争议的生化分类**

PHLPP1长亚型最初作为上交叉核昼夜节律振荡蛋白（SCOP）被克隆，随后在该家族被纳入AKT信号通路背景下进行表征时得到确认。Gao等人随后于2005年将蛋白鉴定为PHLPP1，之后PHLPP2被表征为该家族的第二成员[13]，[15]。PHLPP相关序列在物种间的保守性支持了一个进化上保守的信号调控功能，但并不意味着PHLPP1或PHLPP2是AKT信号调控和细胞存活控制所必需的。

经典模型提出PHLPP1和PHLPP2通过直接从AKT上移除疏水基序磷酸来终止PI3K/AKT信号[13]，[46]。最近的生化证据对PHLPP2的直接催化作用提出了质疑。因此，细胞中AKT Ser473和Thr308磷酸化水平的变化应被解读为PHLPP依赖性调控的证据，而非PHLPP是移除任一磷酸基团的酶的证明[36]。

这种选择性决定了不同的存活结局。例如，

**调节PHLPP活性的化学和生物学策略：机制与治疗意义**

PHLPP的药理学靶向已从使用广谱非特异性磷酸酶抑制剂发展到开发更具选择性的小分子拮抗剂，并提高了机制精确性。

天然化合物如异槲皮素（IQC）和维生素C已被报道通过不同的调控机制调节PHLPP亚型（图4）。

IQC是一种天然黄酮类化合物，已作为一种强效的心脏保护剂出现，它通过调节吡柔比星诱导的损伤来发挥保护作用。

**铁死亡机制与AKT调控节点**

铁死亡被定义为一种由铁依赖性脂质过氧化和谷胱甘肽（GSH）依赖的谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）轴功能衰竭所驱动的独特的调控性细胞死亡形式，后者是细胞抵抗脂质过氧化的主要防御机制[76]。铁死亡在机制上与凋亡和坏死性凋亡不同，其特征是催化活性亚铁离子（Fe2+）的积累，通过Fenton反应触发活性氧（ROS）的产生[77]。

PI3K/AKT/mTOR通路

**全身性胰岛素抵抗：PHLPP作为稳态变阻器**

胰岛素抵抗（IR）是2型糖尿病（T2DM）、肥胖和代谢综合征的核心致病驱动因素[91]。在分子水平上，IR的特征是胰岛素在胰岛素敏感组织（包括骨骼肌和白色脂肪组织WAT）中触发PI3K/AKT信号级联的能力受损[92]。PHLPP扰动可改变胰岛素敏感组织中AKT磷酸化和GLUT4转位[93]。这些观察结果确立了调控作用。

**心脏骤停与复苏后损伤**

心脏骤停（CA）的预后极差，总生存率低于10%，这主要归因于复苏后综合征的复杂病理生理过程[107]。即使成功恢复自主循环（ROSC），患者仍因全身缺血/再灌注损伤、心血管崩溃和全身性炎症而面临高死亡率[108]。机制研究表明，目标温度管理（TTM）和其他神经保护措施的生存获益与

**癌症相关证据与有争议抑癌模型**

细胞扰动研究、动物模型和部分临床队列将PHLPP丰度降低与特定背景下的通路输出增加或癌症进展联系起来。然而，2025年的人群基因组学重新分析并未发现支持PHLPP1或PHLPP2广泛抑癌作用的突变或拷贝数变异模式。因此，癌症文献支持的是背景依赖性的生物学效应，而非一种普遍的失活模型[31]，[36]。

**PHLPP2作为肿瘤微环境（TME）的关键调控因子**

除其

**治疗悖论：组织选择性调节与亚型特异性**

PHLPP的治疗性靶向揭示了一个显著的背景依赖性悖论：其调节在不同组织和疾病状态下产生相反的效果。PHLPP的全身性抑制通过AKT激活和GLUT4转位增加增强骨骼肌的胰岛素敏感性，但同时也解除了对肝脏SREBP-1c的抑制，促进从头脂肪生成，加重代谢功能障碍[11]，[12]，[21]，[75]。

这种二象性超越了代谢领域；在

**神经保护与昼夜节律-代谢界面**

一个关键前沿领域是PHLPP1β在神经退行性病变中的作用。鉴于其参与记忆巩固和昼夜节律性，研究PHLPP失调如何导致阿尔茨海默病和帕金森病至关重要[55]。未来的研究应探索PHLPP介导的AKT信号通路与线粒体质量控制（特别是线粒体自噬）之间的串扰，后者对神经元稳态至关重要。开发具有脑穿透性的

**结论**

PHLPP1和PHLPP2仍然是细胞信号调控的重要因素，但它们影响AKT及其他通路的机制尚未完全阐明。细胞扰动研究一致将PHLPP丰度与磷酸化、存活、代谢和疾病表型的背景依赖性变化联系起来，而最近的生化证据则对直接催化活性的假设提出了质疑，尤其是对PHLPP2而言。因此，现有证据更倾向于

**CRediT作者贡献声明**

Esraa M. Shaaban：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，软件，方法论，调查研究，形式化分析，数据管理，概念化。Moemena F. Elnaggar：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，形式化分析，数据管理，概念化。Asmaa Abdelgawad：可视化，验证。Mohamed Sedeek：写作——初稿撰写，可视化，验证。Shady Estfanous：写作——审阅与编辑，伦理审批与参与同意

**不适用。**

**出版同意**

不适用。

**数据可用性声明**

所有支持本研究发现的相关数据均包含在正文中。

**资助**

本研究由埃及-日本科学技术大学药学院提供的机构资源和内部资金资助。

**利益冲突声明**

作者声明不存在已知的可能影响本文工作的竞争经济利益或个人关系。

**致谢**

我们感谢埃及-日本科学技术大学药学院提供的基本支持。

作者感谢图形是使用BioRender.com（在授权出版许可下）创建的，部分单个矢量图标来源于Bioicons（https://bioicons.com），适用CC BY 4.0或MIT许可证。

**AI辅助技术声明**

在撰写本文过程中，作者使用了AI工具来改进……

Esraa M. Shaaban|Moemena F. Elnaggar|Asmaa Abdelgawad|Mohamed Sedeek|Shady Estfanous|Omar Eladl