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DNA-PKcs是DNA依赖蛋白激酶的催化亚单位(DNADependentProteinKinaseCatalyticSubunit)，与另外两个亚单位Ku70和Ku80共同构成DNA-PK复合物。与ATM、ATR等同属于磷脂酰肌醇3-激酶相关蛋白激酶(Phosphatidylinositol-3kinase-relatedproteinkinase，PIKK)超家族成员。最初确定的DNA-PKcs的功能是参与DNA双链断裂的非同源末端连接(NHEJ)和V(D)J重组，后来又发现其在维持染色体端粒末端结构稳定性中发挥重要的作用。研究显示DNA-PKcs以其丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶活性可磷酸化多种重要的功能蛋白底物，包括有多种癌基因产物和转录因子，如c-fos、c-myc、oct-1、c-jun等，表明DNA-PKcs是一种具有多种功能的蛋白。
近年来有越来越多的实验研究报道，DNA-PKcs在肿瘤组织中异常高表达。如Hosoi等发现在多种类型肿瘤组织中DNA-PKcs的mRNA和蛋白水平以及激酶活性均高于正常组织，Um等发现在侵袭转移能力强的肿瘤组织中DNA-PKcs的蛋白表达和激酶活性高于侵袭转移能力低的肿瘤细胞，由此推测DNA-PKcs与肿瘤转移相关联。此外，某些组织来源细胞的不同发育阶段DNA-PKcs的表达水平也不同，生殖细胞减数分裂前DNA-PKcs表达明显高于减数分裂后，而一些没有增殖能力的细胞根本不表达DNA-PKcs或DNA-PKcs表达水平非常微弱。本实验室的前期研究发现，在辐射诱发的部分癌变细胞中DNA-PKcs表达和激酶活性均显著提高；通过免疫组化分析显示约90％的肝癌患者的癌组织中DNA-PKcs表达呈强阳性，而对照的正常肝组织中所检测到的DNA-PKcs水平明显要低；发现肺癌组织中DNA-PKcs的蛋白水平和激酶活性也明显高于癌旁组织。本论文在前期研究结果的启示下，对DNA-PKcs的功能以及作为抗癌靶分子的可行性进行深入研究，取得了如下主要进展：
(1)利用DNA-PKcs抑制剂三氟拉嗪(TFP)和γ射线分别处理HeLa细胞，结果显示TFP对HeLa细胞的生长有明显的抑制作用，并诱发细胞凋亡，随着药物剂量的增大和用药时间的延长，细胞生长速度减慢，凋亡率增加，而且TFP可增加细胞对辐射的敏感性。进一步分析其分子机制发现，TFP或γ射线作用HeLa细胞后，都可诱导DNA-PKcs的降解，而且TFP可增加射线导致细胞内DNA-PKcs的切割降解程度，从而促进细胞凋亡的发生，增强细胞对辐射的敏感性。另外，MAPK激酶p38激活被认为在HeLa细胞中起对抗凋亡的作用，抑制p38活化可有效促进细胞凋亡的发生，实验结果表明TFP可抑制γ射线诱导的p38磷酸化，从而促进细胞凋亡。
(2)为了进一步研究DNA-PKcs在肿瘤发生和恶性转化中的作用，我们利用更为特异的RNA干扰技术(siRNA)成功的使DNA-PKcs蛋白表达下降，获得了DNA-PKcs表达沉默的稳定细胞模型。结果表明细胞对γ射线及紫外线的敏感性增加，DNA-PKcs表达沉默细胞的生长速度和接种裸鼠后形成肿瘤的生长速度减慢。这些结果表明DNA-PKcs除通过其DNA修复功能影响细胞的辐射敏感性外，还可能与肿瘤细胞增殖有关。
(3)利用基因芯片技术对DNA-PKcs表达沉默细胞以及对照细胞进行了细胞信号转导相关基因的mRNA表达水平比较，发现15个与细胞信号转导有关的基因在DNA-PKcs表达沉默细胞中表达升高，其中一半是与干扰素信号转导反应有关的基因。8个基因表达下降，包括有细胞增殖和侵袭转移相关基因等。RT-PCR半定量分析结果与芯片结果相一致。又利用SEAP报告质粒系统进行检测，进一步证实其中的NFAT转录活性下降。以上结果提示DNA-PKcs具有直接或间接调控细胞信号转导相关基因的表达，而且大多与细胞增殖分化有关。值得注意的是，其中部分是c-myc的靶基因如P21、P27、NDRG-1。
(4)鉴于DNA-PKcs影响表达的部分基因是c-myc蛋白的靶基因，利用DNA-PKcs沉默表达细胞模型，进一步探讨了DNA-PKcs新的生化功能。利用Westernblot检测原癌基因c-myc的表达变化，结果发现DNA-PKcs表达抑制后，c-myc蛋白表达水平明显下降，细胞中c-myc蛋白对靶基因转录的激活作用也随之降低。DNA-PKcs抑制剂Wortmannin同样可抑制c-myc的蛋白表达和活性。但是在上述条件下c-myc的mRNA表达水平几乎无任何变化，表明DNA-PKcs是在蛋白水平调节c-myc表达。进一步的免疫共沉淀实验结果表明，DNA-PKcs与c-myc蛋白存在相互结合作用。以上表明DNA-PKcs具有维持c-myc蛋白稳定性的功能，DNA-PKcs有可能通过此信号通路在一定程度上参与细胞的恶性转化。
(5)DNA-PKcs如何调控c-myc蛋白稳定性是本研究进一步关注的焦点，根据最新的文献资料和本研究的实验结果，我们提出了DNA-PKcs/Akt/GSK3/c-myc的信号通路，为此又做了进一步分析验证。用泛素化蛋白酶体的抑制剂(MGl32)及GSK3抑制剂氯化锂(LiCl)分别处理细胞，结果表明MGl32和LiCl处理后能逆转DNA-PKcs表达沉默后细胞中c-myc蛋白水平的下降，这样为确认DNA-PKcs/Akt/GSK3/c-myc信号通路提供了关键性实验依据。
(6)本实验室的前期研究发现DNA-PKcs可与CyclinT2相互结合，而CyclinT2参与基因转录调节过程，因此我们推测也许DNA-PKcs在转录偶联修复(TCR)中起着一定的作用。为了验证DNA-PKcs的TCR功能，首先建立了一种基于DNA链特异性PCR方法检测DNA转录偶联修复的新技术，利用此技术研究发现，对照细胞NC中DHFR基因转录链的修复要明显快于非转录链以及DNA-PKcs表达沉默细胞的基因转录链，而两组细胞的泛基因组修复水平无明显差异，首次表明DNA-PKcs参与DNA转录偶联修复反应。
本课题研究首次发现了DNA-PKcs对c-myc蛋白稳定性的影响，并提出了DNA-PKcs/Akt/GSK3/c-myc的信号调节通路，为阐述DNA-PKcs异常高表达在细胞恶性转化中的生物学意义，提供了关键性实验依据。鉴于本研究结果，DNA-PKcs将是一个抗肿瘤药物或技术措施研究的一个有效分子靶标。本研究还揭示了DNA-PKcs的DNA转录偶联修复功能。