南宫28的研究表明，磷脂酰肌醇三磷酸激酶（PI3K）和Akt（PKB）丝氨酸/苏氨酸激酶在哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路中发挥着核心作用。具体而言，激活的PI3K通过调节Akt，促进mTOR的磷酸化，从而形成PI3K-Akt-mTOR信号通路。这一通路对细胞的分化、迁移、增殖、存活和代谢等多个生理过程而言是至关重要的。

PI3K分为三种亚型：Ⅰ-PI3K、Ⅱ-PI3K和Ⅲ-PI3K。其中，Ⅰ-PI3K的激活可将磷脂酰肌醇（PI）转化为磷脂酰肌醇三磷酸（PIP3）。这一过程依赖于细胞外生长因子如EGF、VEGF、GF、胰岛素和IGF-1与细胞膜上受体酪氨酸激酶的结合，导致受体的二聚化与自我磷酸化，进而与PI3K调节亚基结合引起其构象变化，激活PI3K。PIP3作为第二信使，能够招募PDK1至细胞膜，促进Akt的激活。

Akt有三个异构体：Akt1、Akt2和Akt3。Akt1主要参与细胞的生长和存活，Akt2与代谢调节密切相关，而Akt3在脑发育等方面发挥重要作用。通过PI3K/PDK1介导的Akt激活，使得TSC1/2复合体失活，从而解除对mTOR的抑制，导致mTOR的磷酸化与活化。同时，Akt也能直接磷酸化mTOR的Ser2448位点，从而激活mTOR。此外，细胞内ATP/ADP比率的降低也会通过AMPK激活TSC1/2，从而抑制mTOR的失活。

在调控Akt活性方面，PTEN作为一种负调控因子，通过去磷酸化PIP3使其恢复为PIP2，减少Akt的激活。此外，PP2A和PHLPP1/2也参与了对Akt的去磷酸化过程，起到负调控作用。mTOR本身作为细胞代谢、增殖、分化及存活的调控中心，分为mTORC1和mTORC2两个复合物。mTORC1是雷帕霉素敏感的，而mTORC2则表现出对雷帕霉素的不敏感性。

mTORC1中的Raptor负责调节S6K1和4E-BP1的磷酸化，从而影响翻译起始及其他与细胞生长相关的事件。与此同时，mTORC2中的Rictor则控制Akt在Ser473位点的磷酸化，并参与细胞骨架重排、迁移及侵袭等生物过程的调节。TSC1/2作为mTORC1的上游调节因子，能够调控Rheb GTP酶的活性，从而影响mTORC1的激活状态。

在细胞能量不足或低氧等条件下，通过AMPK的激活能促进TSC2的磷酸化，增强其对Rheb的抑制活性。DNA损伤后，p53途径可多重调控mTORC1，同时可促使TSC2和PTEN的表达。上述机制的相互作用，表明PI3K-Akt-mTOR信号通路在细胞的生理状态及相关疾病中占据关键地位。这一通路的异常与癌症、免疫功能失调、神经退行性疾病及代谢性疾病等密切相关，因此，深入理解这一信号通路在生理和病理状态下的作用机制，对于疾病的预防与治疗具有重要的理论和实践意义。