CDK11家族分子功能性底物的寻找及调控细胞周期的机制研究

CDK11p58激酶参与细胞周期调控和凋亡调节。CDK11基因敲除的小鼠在胚胎期即因胚胎细胞不能完成正常有丝分裂而夭折，提示CDK11家族分子在细胞周期调节中的重要作用。本实验室的研究发现PAK1可作为CDK11p58激酶的体外底物。进一步的研究表明丝氨酸174位是受CDK11p58调控的功能性的磷酸化位点，这一新的磷酸化修饰位点属于国际上的首次报道。本项目拟从对已知的CDK11p58激酶相互结合蛋白或底物的深入研究及CDK11p58新底物的寻找两方面着手，通过分子生物学和细胞生物学上的研究分析，探索CDK11p58信号转导的下游通路，进一步阐明CDK11p58激酶分子在体内发挥的功能，把CDK11p58信号通路和细胞周期调控网络联系起来，以期完善细胞周期的调控的分子机制。

按照原计划，我们从以下几方面探讨了CDK11p58激酶参与细胞周期调控和凋亡调节。首先，从CDK11p58相互作用蛋白PAK1为切入点，发现PAK1参与肝癌细胞增殖和凋亡抵抗；我们在肝癌标本中发现PAK1表达上调，与乙肝病毒感染、血管侵袭、肿瘤大小相关；在细胞水平，乙肝病毒感染或乙肝病毒X蛋白过表达上调肿瘤细胞PAK1表达水平，促进PAK1线粒体转位，增加PAK1与BCl2相互作用从而增加BCl2的蛋白稳定性，基因敲除PAK1或抑制PAK1活性，能促进肝癌细胞凋亡，在体内水平能抑制皮下肿瘤的形成和肿瘤转移，本研究提示PAK1作为癌基因参与肝癌的发生和转移，且可作为潜在的肝癌个体化治疗的靶点；其次，进一步阐明PAK1促进细胞增殖的分子机制，我们发现PAK1与TH1相互作用并抑制MAPK/ERK信号活化和细胞迁移，c-Src磷酸化TH1-Tyr6，负反馈抑制TH1活性，从而增加PAK1/MAPK信号的活化，在生理水平EGF和雌激素刺激也能诱导TH1酪氨酸磷酸化，我们的研究丰富了PAK1/MEK/ERK信号通路的调节机制，提出了C-Src/TH1抑制PAK1/MEK/ ERK信号通路调控细胞增殖和迁移；再次，肿瘤细胞的恶性表型受到肿瘤细胞转录调控的影响，肿瘤细胞在不同的组织器官具有不同的基因分子特征和调控，我们研究发现核糖体RAC1在肿瘤细胞与PKC-β2相互作用，促进RAC1磷酸化并通过帽非依赖的途径促进细胞凋亡抵抗和增殖相关基因的转录，我们的研究提出了一个新的肿瘤细胞基因表达调控的分子机制，为临床肿瘤治疗提供的可能的分子；再次，TGF-β在肿瘤发生过程中发挥一个双刃剑的作用，早期促进肝癌细胞凋亡，晚期促进肝癌细胞转移和凋亡抵抗，我们研究发现RAC1作为TGF-β下游信号参与TGF-b诱导的星状细胞活化、增殖和细胞外基质的分泌；再次，肿瘤细胞迁移能力增加与肿瘤上皮间质转化相关，而上皮细胞表面标志，E-cadherin受到CDH1调控，Snail是锌指蛋白家族成员，抑制CDH1表达从而下调E-cadherin表达，促进细胞转移，在胃癌临床标本中证实PAK1表达上调与临床预后的负相关，并可作用胃癌临床预后判断的独立预测因子；最后，在乙肝相关肝癌的发生过程中，乙肝表面抗原活化c-Src/PI3K/MPAK1信号通路活化，促进肝癌细胞增殖，在体内抑制Src活化能显著抑制肝癌细胞