激酶Pak2调控Caspase-3抑制细胞凋亡的机制研究

p21-activated protein kinase 2 (Pak2), a member of the PAK family of serine/threonine protein kinases, plays an important role in physiological processes such as cell survival, cell mitosis, and cell apoptosis. Accumulating evidence indicates that Pak2 are highly expressed in a lot of cancer tissues compared with normal tissues. However, the mechanism between Pak2 and tumor formation remains unknown. Here, our research data shows that Pak2 is highly expressed in esophageal carcinoma compared with normal esophageal tissues, and Pak2 can phosphorylate Caspase-3 at Threonine77, 152, 245 sites, the phosphorylation of Caspase-3 decreases its activity, which suggest that highly expressed Pak2 mediates cell apoptosis escape and tumor growth by negatively regulating Caspase-3 activity. To reveal the mechanism of highly expressed Pak2 in tumor initiation and development, we plan to further study the function of Pak2 in cell proliferation, cell transformation and cell apoptosis using immunoprecipitation, soft agar assay, and shRNA based on our present data. At the same time, we will select the specific Pak2 inhibitor, using the cell and animal model to determine its effect in esophageal carcinoma treatment, which will provide the strategy of using Pak2 as a novel target for cancer therapy.

Pak2作为Pak家族的一员，在细胞生长，细胞分裂，细胞凋亡以及内分泌激素信号通路中起着重要的作用。研究表明，Pak2在多种肿瘤组织和细胞中特异性地高表达，但是其与肿瘤发生的关系以及诱导肿瘤形成的分子机制仍不清楚。我们前期的研究结果显示，Pak2在食管癌组织中高表达，Pak2可以磷酸化Caspase-3在苏氨酸77,152,245位点，并且抑制Caspase-3的活性，暗示肿瘤细胞可能利用其高表达的Pak2逃逸细胞凋亡的监控，从而促进肿瘤的生长。本项目将以Pak2对Caspase-3的磷酸化为研究基点，通过免疫沉淀，软琼脂集落形成实验，shRNA等方法，进一步深入地研究Pak2在细胞增殖和细胞凋亡中的作用，从而在分子机制上揭示Pak2高表达与肿瘤发生和发展的关系；同时将筛选出特异性Pak2抑制剂，利用细胞和动物模型对以Pak2为靶点的食管癌治疗进行初步的研究，为肿瘤治疗提供新的理论基础。

Pak2作为Pak家族的一员，在细胞生长，细胞分裂，细胞凋亡以及内分泌激素信号通路中起着重要的作用。但是，Pak2与肿瘤的关系以及在肿瘤形成过程中的分子机制仍不清楚。本项目对Pak2在食管癌中的表达以及在食管癌发生过程中的作用进行了研究。结果发现，相比较正常食管组织，Pak2在食管癌组织中呈低表达状态，并且和组织分化程度有关，分化程度越好，表达越高。Western结果进一步发现，Pak2在正常食管组织和食管癌组织中主要以切割的形式（Pak2-p34, 34KD）存在，并且随着恶性程度的增高，Pak2-p34/Pak2的比值下降。已有研究报道，全从的Pak2促进细胞生长，切割的Pak2-p34促进细胞凋亡，提示食管癌细胞通过降低Pak2-p34/Pak2的比值，促进肿瘤细胞的生长。另外，我们的研究结果发现Pak2可以和Caspase-3结合，并且磷酸化Caspase-3在苏氨酸77,152,245位点，磷酸化的Caspase-3活性降低。已有研究报道，活化的Caspase-3可以切割Pak2生成Pak2-p34，从而促进细胞的凋亡。我们的研究结果表明，食管癌中的Pak2可以通过抑制Caspase-3的活性，从而抑制Caspase-3对Pak2的切割，使Pak2-p34/Pak2比值下降，从而逃逸细胞凋亡的监控，促进肿瘤的生长。已有研究报导，热激可以促进Pak2的切割和活化，而热激作为食管癌发生的主要诱因之一，我们考虑Pak2在食管癌中的切割状态是否与热激有关。进一步的体内实验验证了热激可以促进Pak2的切割，并且促进食管癌的发生。综上所述，我们的研究首次发现了Pak2能够结合并且磷酸化Caspase-3，明确了了Pak2在食管癌中的表达和热激在食管癌发生过程中的作用，为下一步研究热激诱导的食管癌发生奠定了实验基础。