Plk1磷酸化修饰PinX1在调控端粒长度中的作用和分子机制研究

绝大多数肿瘤细胞通过激活端粒酶而弥补随细胞分裂逐渐缩短的端粒长度以获得永生。端粒酶活性受到多种蛋白质的调控，而PinX1是迄今发现对端粒酶活性具有最强抑制作用的蛋白质，但其调控端粒酶活性的具体分子机制还有待于深入研究。最近本课题组发现一个新的PinX1相互作用蛋白Plk1，也证实Plk1在体外能够磷酸化修饰PinX1。本项目拟在前期工作基础上，鉴定PinX1的Plk1磷酸化修饰位点，通过体内、外磷酸化实验明确Plk1激酶对PinX1的磷酸化修饰，观察Plk1磷酸化修饰PinX1对PinX1功能的影响，并进一步阐明Plk1磷酸化修饰PinX1调节端粒酶活性进而调控端粒长度的具体分子机制。本项目的进行有助于深入了解肿瘤发生发展机制，也为临床上开发针对端粒酶的抗肿瘤靶向治疗药物，提供理论基础和实验依据。

端粒酶作为肿瘤细胞端粒维持机制之一，在肿瘤细胞永生化过程中起到重要作用，而PinX1是迄今发现对端粒酶活性具有最强抑制作用的蛋白质，但其调控端粒酶活性的具体分子机制还有待于深入研究。此外，本课题组在最近的研究中发现PinX1除具有调控端粒酶活性的作用，其对于细胞有丝分裂期染色体的正常分离也至关重要，但具体分子机制尚不明确。我们在前期研究中发现一个新的PinX1相互作用蛋白Plk1，进一步研究证实Plk1在体外能够磷酸化修饰PinX1。本项目研究发现PinX1和Plk1的相互作用依赖于PinX1第92-254位氨基酸及Plk1 N端的激酶结构域，而PinX1第110位、117位、226位丝氨酸，第141位、317位苏氨酸均为Plk1磷酸化修饰位点。进一步研究显示PinX1野生型、去磷酸化突变体能通过和hTERT的hTR结合结构域及hTR亚基相互作用进而抑制端粒酶的活性，而PinX1模拟磷酸化突变体不具有上述作用，提示Plk1能够通过磷酸化修饰PinX1调节端粒酶活性进而调控端粒长度。而在细胞有丝分裂期，Plk1磷酸化修饰PinX1对于细胞染色体的正常分离也必须的。此外，本课题组研究显示Plk1能促进PinX1通过泛素－蛋白酶体途径降解，且该作用和Plk1磷酸化修饰PinX1密切相关。上述研究结果有助于我们深入理解端粒酶调控机制及染色体正常分离机制。