בראשית המאה ה-21 נמצא, באמצעות גישות המשתמשות בגנטיקה של דרוזופילה ובביולוגיה של התא אצל יונקים, כי החלבון מדכא הסרטן TSC2 משמש כבקר שלילי חיוני במסלול מעבר האותות של mTORC1, וכי זרחון המתווך על ידי Akt מעכב את פעילותו של TSC2. הסתבר ש-Akt מזרחן באופן ישיר 2 אתרים שמורים על גבי TSC2: Ser939 ו-Thr1462, וכן כי אפשרי שהוא מזרחן 2–3 אתרים נוספים מלבדם על גבי TSC2 (Ser981, Ser1130/1132). נמצא כי TSC2, כאשר נמצא בקומפלקס עם הפרטנר שלו TSC1, פועל כחלבון GAP (חלבוני בקרה שמאיצים את פעילות ה-GTPase של חלבוני G, ומזרזים את ההידרוליזה מ-GTP ל-GDP) עבור החלבון Rheb, שכאשר נמצא בצורתו האקטיבית (קרי: קושר GTP) - הוא מאקטב את mTORC1. מכאן, ש-Akt מאקטב את mTORC1 באופן בלתי-ישיר באמצעות זרחון של TSC2 ועיכובו; TSC2, שבמצב פעיל (לא מזורחן) הוא בעל פעילות GAP על Rheb כך ש-Rheb נמצא בצורתו הבלתי פעילה ולא מאקטב את mTORC1 - אינו פועל כעת (כשהוא מזורחן), וכתוצאה מכך - Rheb נותר טעון GTP ומאקטב את mTORC1. בנוסף, סובסטרט נוסף של Akt המעורב בבקרה על mTORC1 הוא החלבון PRAS40, הפועל כבקר שלילי של mTORC1; Akt מזרחן באופן ישיר את PRAS40 באתר Thr246, ובכך גורם לחלבון ממשפחת 14-3-3 לקשור את PRAS40, וכתוצאה מכך mTORC1 משתחרר מאחיזתו של PRAS40 המעכב אותו. אם כן, Akt מזרחן הן את TSC2 והן את PRAS40 ומונע מהם לעכב את mTORC1, וכך, באופן בלתי ישיר, גורם לאקטובו של mTORC1.
שגשוג תאי.
Akt יכול לגרום לפרוליפרציה תאית (שגשוג תאי) דרך מספר רב של חלבוני מטרה הנמצאים במורד הזרם לו, ומבקרים את מחזור התא. למשל, Akt יכול לזרחן את CDKN1B (p27Kip1; מעכב קינאזות תלויות ציקלין שונות המוציאות לפועל, למעשה, את מחזור התא) באתר Thr157, והדבר מוביל לקשירה של CDKN1B על ידי חלבון ממשפחת 14-3-3 בציטוזפלזמה. יכולתו של Akt למנוע את הלוקליזציה של CDKN1B לגרעין התא, מחלישה את יכולתו של CDKN1B לעכב את מחזור התא. זרחון של CDKN1B בתיווכו של Akt אינו דרוש לאפקט של פרוליפרציה בכל המערכות בטבע, ולמשל האתר Thr157 אינו שמור בגרסאות אחרות של החלבון p27 אצל מכרסמים. בנוסף, Akt מעכב את ביטויו של CDKN1B באמצעות זרחון ועיכוב של פקטורי שעתוק ממשפחת FOXO הדרושים לשעתוק שלו. כמו כן, נמצא כי Akt יכול לזרחן גם את החלבון p21Cip1/Waf1 באתר Thr145, וכמו במקרה של CDKN1B - הדבר מוביל ללוקליזציה של p21 בציטופלזמה. דרך נוספת באמצעותה יכול Akt לעכב את ביטויו של p21 היא זרחון ואקטוב של החלבון MDM2, שגורם לבקרה שלילית (down-regulation) על שעתוק של p21 בתיווך-p53.
Akt יכול להניע פרוליפרציה תאית גם באמצעות זרחון החלבונים GSK3, TSC2 ו-PRAS40, שלהם תפקיד בסינתזה ובשמירה על יציבות של חלבונים שונים המעורבים בכניסה למחזור התא. כאשר GSK3 נמצא ממצב הפעיל שלו (לא מזורחן), הוא יכול לזרחן את הציקלינים של שלב G1 - ציקלין D וציקלין E וכן את פקטורי השעתוק c-jun ו-c-myc, אשר משחקים תפקיד חשוב במעבר משלב G1 לשלב S (הכפלת הדנ"א), וכך לסמן אותם לדגרדציה פרוטיאוזומלית. על כן, כאשר Akt מזרחן ומעכב את GSK3, הוא למעשה מגביר את היציבות של החלבונים הללו. Akt שולט גם על הבקרה של תרגום של חלבונים החיוניים להתקדמות של מחזור התא, על ידי זרחון של TSC2 ושל PRAS40 וכתוצאה מכך אקטיבציה של mTORC1; על אף שתפקידו המפורסם ביותר הוא הנעת הגדילה התאית, mTORC1 הוא גם בקר חשוב ביותר של תהליכי הפרוליפרציה התאית. בין היתר, mTORC1 (במצב פעיל) גורם לעיכוב של מעכב התרגום 4E-BP1, שמעכב את פקטור אתחול התרגום eIF4E החיוני לתהליך התרגום. כך שלמעשה, Akt מוביל בסופו של דבר לאקטיבציה של mTORC1, וכתוצאה מכך לעיכוב של 4E-BP1 ולאקטיבציה של eIF4E, שמקדם תרגום של חלבוני מטרה רבים, בהם אלו המקודדים לציקלין D1 ול-c-myc.
Akt, אם כן, מבקר תהליכי שגשוג תאי על ידי מספר רב של מסלולים ביוכימיים משלימים במורד הזרם שלו, בדומה לאופן בו הוא מבקר גם את תהליכי ההישרדות והגדילה התאית.
אנגיוגנזה.
Akt משחק תפקיד חשוב הן בקידום אנגיוגנזה פיזיולוגית (נורמלית) והן בקידום אנגיוגנזה פתולוגית (במצבי מחלה), באמצעות השפעה על תאים אנדותליאליים וכן על תאים מייצרי אותות להיווצרות אנגיוגנזה (כגון תאים סרטניים). בתאים אנדותליאליים, מסלול ה-PI3K-Akt מאוקטב על ידי גורם הגידול VEGF. כאשר Akt מזרחן את חלבוני המטרה שלו, הוא תורם להישרדות, גדילה ושגשוג של תאי האנדותל. בנוסף, Akt מאקטב גם את החלבון eNOS (endothelial nitric oxide synthase) באמצעות זרחון ישיר באתר Ser1177. השחרור של החנקן החמצני המיוצר על ידי eNOS יכולה להמריץ וזודילטציה (הרחבת כי דם), עיצוב צורה מחדש של כלי הדם (remodeling) ואנגיוגנזה.
כמו כן, מסלולי מעבר אותות שמפעיל Akt מביאות גם לביטוי מוגבר של פקטורי השעתוק HIF1A ו-HIF2A, לפחות באופן חלקי, באמצעות פעילות של mTORC1. כאשר מתרחשת אקטיבציה של HIF1A בתאים אנדותליאליים ובתאים נוספים אחרים, הדבר גורם לביטוי ולהפרשה של VEGF ושל פקטורים אנגיוגניים אחרים.
ב-2 אופנים אלו, Akt מקדם תהליכי אנגיוגנזה באמצעות מסלולי אותות אוטוקריניים ופרקריניים.
מטבוליזם תאי.
בתגובה לגורמי גידול, Akt מפעיל מסלולי אותות שמבקרים ספיגת נוטריינטים לתוך התא באמצעות מגוון חלבוני מטרה. אחד מהתפקידים הפיזיולוגיים המשמעותיים ביותר של Akt הוא זירוז ספיגת גלוקוז בתגובה לאינסולין. Akt2, האיזופורם המרכזי שקיים ברקמות שמגיבות לאינסולין, נקשר לבועיות המכילות Glut4, ואקטיבציה של Akt2 מובילה לטרנסלוקציה של Glut4 לממברנת התא. על אף שהמנגנון באמצעותו הדבר מתרחש אינו ברור די צרכו עדיין, מסתבר שהחלבון AS160 (שהוא בעל פעילות GAP על חלבונים ממשפחת Rab) הוא חלבון מטרה מרכזי של Akt2 שמעורב בתהליך. Akt מזרחן את AS160 ב-5 אתרים שונים, כאשר החשובים שבהם הם Ser588 ו-Thr642; כאשר חוקרים עשו מוטציות ל-2 האתרים אלו והחליפום בחומצת האמינו אלנין, יכולת הטרנסלוקציה של Glut4 אל ממברנת התא כתגובה לאינסולין - נחסמה. כאשר Akt מזרחן את AS160, הוא מעכב את יכולת ה-GAP שלו, ודבר זה מאפשר לחלבוני GTPase ממשפחת ה-Rab להיות טעונים GTP ופעילים, וכך לזרז טרנסלוקציה של Glut4 לממברנת התא. קיימים גם מסלולים שאינם תלויים ב-AS160, באמצעותם Akt מבקר את תהליך הטרנסלוקציה של Glut4 לממברנת התא, למשל באמצעות הקינאז PIKfyve.
Glut1 הוא הטרנספורטר העיקרי של גלוקוז לתוך התא ברוב סוגי התאים, ושלא כ-Glut4 - הבקרה על Glut1 נעשית בעיקר באמצעות שינויים ברמות הביטוי שלו. אקטיבציה של mTORC1, בין היתר באמצעות זרחון של TSC2 ושל PRAS40 על ידי Akt, יכולה להביא הן לשעתוק תלוי-HIF1A של הגן Glut1 והן לתרגום של ה-mRNA של Glut1 (באמצעות eIF4E). ניתן לראות לעיתים קרובות ברקמות סרטניות אקטיבציה של מסלול PI3K-Akt והצטברות של HIF1A, ונראה שזהו אחד ההסברים לרמות הגבוהות של Glut1 ולספיגה המוגברת של גלוקוז הנצפים בגידולים סרטניים.
אקטיבציה של Akt יכולה לחולל שינויים גם במטבוליזם של ליפידים וגלוקוז בתוך התאים. לאחר כניסתו לתוך התא, גלוקוז מזורחן לגלוקוז-6-פוספט באמצעות האנזים הקסוקינאז. גלוקוז-6-פוספט יכול להיות מאוחסן בתא כגליקוגן או להיכנס למסלול הגליקוליזה, ול-Akt יש את היכולת לבקר את 2 המסלולים האלו.
ייצוא RNA מגרעין התא.
סוגים רבים של RNA מיוצאים מגרעין התא, בהם tRNA, mRNA, sRNA ו-rRNA. שחקן מרכזי בייצוא ה-RNA מגרעין התא לציטופלזמה הוא החלבון ALYREF, שמגויס ונקשר ל-mRNA בשלב השחבור החליפי. כאשר הזריקו נוגדנים ל-ALYREF, יכולת ייצוא ה-mRNA מגרעין התא נחסמה, מבלי לפגוע במנגנוני שינוע אחרים. ALYREF עובר לוקליזציה ל-nuclear speckles, ושם נקשר ל-PIP3. Akt מזרחן את ALYREF באתר Thr219, וזרחון זה הוא חיוני לקישורו ל-PIP3.
כאשר הורידו את רמת הביטוי של ALYREF באמצעות שימוש ב-siRNA, פחתה יכולת ייצוא ה-mRNA מגרעין התא לציטופלזמה וכן פחתה יכולת הפרוליפרציה (שגשוג) התאית. באופן זה, זרחון של ALYREF הוא מנגנון נוסף באמצעותו יכול Akt לבקר תהליכים בתא - על ידי דחיפה לייצוא mRNA של גנים המקודדים לחלבונים המעורבים בבקרה של מחזור התא, מגרעין התא לתרגום בציטופלזמה.
חשיבות קלינית.
Akt במחלת הסרטן.
מסלול PI3K/AKT הוא מסלול מעבר האותות שבו קיים מספר המוטציות הרב ביותר בגידולים סרטניים אצל בני אדם, בלמעלה מ-40% מכלל סוגי הגידולים השונים. לעיתים קרובות Akt2 עובר אמפליפיקציה (או: ביטוי ביתר) בגידולים הסרטניים השונים, כך שרמת פעילותו גבוהה יותר - אצל 16% מחולי סרטן הלבלב, 13% מחולות סרטן השד ו-5-10% מחולי סרטן השחלה, הריאות ושלפוחית השתן. לעומת זאת, Akt1 עובר אמפליפיקציה בשיעור נמוך יותר בסוגי הסרטנים השונים - אצל 20% מחולי סרטן ערמונית נוירואנדוקריני (NPEC), 10% מחולי סרטן הלבלב ו-3-5% מחולות סרטן השד וסרטן שחלות נסיובי. אמפליפיקציה של Akt3 מתרחשת בשיעור גבוה בקרב חולות סרטן השד, וכן בקרב 25% מחולי סרטן ערמונית נוירואנדוקריני.