PLK1介导4E-BP1磷酸化在放射损伤细胞G2/M期检查点的调节功能机制研究

The translational regulation of cell cycle changes in radiation damaged cells is a new research field in life science. Our latest research found that the important translation initiation regulator 4 E-BP1 located in centrosome after phosphorylation in mitosis period. The silence of 4 E-BP1 lead to G2/M arrest. 4 E-BP1 can interact with and phosphorylated in vitro by the cell cycle control kinase PLK1. This proposed project will be carried out on the following items: 1) the activity and expression of 4E-BP1 in irradiated cells, and the changing characteristics of interactions of 4E-BP1 with PLK1 and translation initiation factor elF4G along with the cell cycle progressing; 2) The validation of the phosphorylation of 4 E-BP1 by PLK1 in vivo; 3) The regulatory function of PLK1 through phosphorylation 4 E-BP1 during mitosis through protein translational regulation, and the Effect relationship of cell cycle arrest in irradiated cell; 4) The function of PLK1 in irradiated cells G2 / M checkpoint and spindle structure stability maintain function through phosphorylating 4 E-BP1. This project will reveal the new role and mechanism of translational regulation for the cell cycle checkpoint of radiation injury cells and maintaining the genomic stability.

细胞周期蛋白质翻译选择调控及其在应激与放射损伤细胞周期调控中的作用，是生命科学中一个新的研究领域。我们最新的研究发现，翻译调控的重要分子4E-BP1磷酸化后在有丝分裂期特异定位于中心体，沉默4E-BP1后导致细胞G2/M阻滞,发现4E-BP1与细胞周期重要激酶PLK1相互作用，并受其体外磷酸化。本课题将开展如下研究：1）受照细胞中4E-BP1表达和活性，与PLK1及翻译起始因子elF4E的相互作用随细胞周期进程而变化的规律；2）PLK1对4E-BP1磷酸化的细胞内验证；3）PLK1通过磷酸化4E-BP1在受照射细胞G2/M检查点和纺锤体结构稳定性维持功能中的作用；4）PLK1通过磷酸化4E-BP1在有丝分裂期蛋白质翻译调控中的选择调控功能，及与辐照细胞周期阻滞的效应关系。将揭示细胞周期蛋白翻译起始调控对放射损伤细胞的周期进程和基因组稳定性调控这一新的功能机制。

细胞周期蛋白质翻译选择调控及其在应激与放射损伤细胞周期调控中的作用，是生命科学中一个新的研究领域。通过本课题的研究发现：.1、4E-BP1联合PKL1参与维持纺锤体完整性和基因组稳定性.有丝分裂中4E-BP1与PLK1共定位在中心体。降低4E-BP1水平，发现多倍体和有丝分裂异常的出现增加。有丝分裂细胞中，4E-BP1与PLK1是直接相互作用的，PKL1能够体外磷酸化4E-BP1。4E-BP1的沉默能够增加细胞对微管阻断剂紫杉醇的敏感性。结果说明，4E-BP1除了在翻译调控的作用，还具有通过与PKL1联合调控有丝分裂的功能，很有可能在维持基因组的稳定性方面也有一定作用。.2、PLK1与DNA-PKcs协同参与染色体分离和胞质分裂的调控。.DNA- PKcs的减少导致DNA损伤应答中有丝分裂过程的失调，最终导致有丝分裂灾变。磷酸化的DNA PKcs(T2609)与PLK1通过有丝分裂发挥作用，重要的是,发现有丝分裂阶段DNA PKcs与PLK1是有联系，以及DNA-PKcs的减少导致的PLK1高表达，增加了PLK1蛋白质的稳定性。然而, DNA-PKcs的减少会降低中间体上磷酸化PLK1，结果表明，PLK1与DNA PKcs有协同作用,尤其是在染色体分离和胞质分裂的调控上。.3、4E-BP1在电离辐射诱发的DNA损伤应激中对蛋白质翻译的调控。电离辐射能够诱导磷酸化的4E-BP1表达增加。敲低4E-BP1后电离辐射后的细胞存活率大致下降趋势。且会引起细胞更快的退出 射线诱发细胞发生G2/M 期阻滞。使用Nocodazole同步化后的释放也发现了同样的结果。.通过本研究，将更深入的认识4E-BP1蛋白磷酸化级联调控机制，以及调控蛋白质翻译起始途径选择的分子机理，为揭示蛋白翻译起始调节对细胞周期进程、放射DNA损伤诱发的G2/M检查点机制的影响和调控机理提供重要的线索。