细胞周期依赖性激酶1磷酸化修饰胰岛因子1促进胃癌增殖的功能及分子机制研究

ISL1 is abnormally expression in gastric cancer. ISL1 binds to the transcriptional regulatory regions of cyclinB1 and cyclinB2 and regulates their expression to promote cell proliferation. Our previous study found that ISL1 interacts with CDK1, a key molecule that regulates cell cycle / proliferation, and CDK1 can phosphorylate ISL1, but the relationship between ISL1 phosphorylation and gastric cancer proliferation has not been elucidated. In this study, we will explore the hypothesis that ISL1 phosphorylation promotes the proliferation of gastric cancer through the detection of pathological specimens and establishment of cell and animal models: ISL1 interacts with CDK1; CDK1 modifies ISL1-S269 phosphorylation and enhances its transcriptional activity and stability; ISL1-CDK1 enhancing the activation of downstream genes to achieve the gastric cancer cells unlimited proliferation. This study is the combination of functional complex and protein modification to explore the molecular mechanism of the genesis and development of gastric cancer. The successful completion of this study may make ISL1 a new target molecule and provide a new basis for the clinical treatment and basic research of gastric cancer.

胰岛因子1（ISL1）在胃癌中异常高表达，并结合在cyclinB1和cyclinB2的转录调控区且调控其表达，从而促进细胞增殖。我们的前期研究发现ISL1与调控细胞周期/增殖的关键分子细胞周期依赖性激酶1（CDK1）相互作用，且CDK1可以磷酸化修饰ISL1，但ISL1磷酸化与胃癌增殖的关系仍未阐明。本课题将通过病理标本检测、细胞和动物模型的建立，探讨ISL1磷酸化促进胃癌增殖的机制假说：ISL1与CDK1相互作用；CDK1修饰ISL1-S269磷酸化并增强其转录活性和稳定性；以及ISL1-CDK1通过增强对下游基因的激活作用而实现胃癌细胞无限增殖。本课题是功能复合体与蛋白质修饰相结合来探讨胃癌发生发展的分子机制，其顺利完成可能使ISL1成为新的靶分子，为胃癌的临床治疗和基础研究提供新依据。

胃癌患者在确诊时往往处于疾病中晚期，随后病程呈现进展快、预后差的特点，然而目前的胃癌组织分型尚不能为临床个体化治疗提供有效的治疗靶点。因此，有必要深入研究胃癌发生发展的分子机理，寻找新的靶分子，为胃癌诊断、个体化治疗等提供依据，从而提高胃癌患者疗效和预后。本研究明确胃癌细胞中存在ISL1-CDK1协同互作，且这一复合体对细胞增殖至关重要，ISL1-CDK1内源性蛋白质-蛋白质相互作用的方式有可能成为胃癌分型及临床诊疗的新靶点。CDK1作为重要的促增殖基因，同时也是一个重要的激酶，通常识别和磷酸化丝氨酸/苏氨酸-脯氨酸（S/T）PX（R/K）序列。在本研究中，我们发现在ISL1的homeodomain结构域中存在CDK1修饰位点(S269/P270)磷酸化，并且这个位点从斑马鱼到人的氨基酸序列进化过程中高度保守；并发现胃癌患者组织中ISL1-S629-p的表达与胃癌的侵袭程度和分化程度呈负相关。同时本课题研究阐明ISL1-CDK1以转录激活复合体的形式结合于cyclinB1和cyclinB2的转录调控区，这一复合体中CDK1对ISL1-S269磷酸化修饰进一步增强了ISL1对下游靶基因的转录活性以及自身蛋白的稳定性。对上述ISL1促进胃癌无限增殖的研究，不但有助于阐明胃癌发生发展的详细分子机制，为胃癌的靶向治疗提供新的线索和实验依据，还可进一步为ISL1这一经典转录因子在蛋白质翻译后修饰的相关研究提供借鉴。