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丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶PLK1 (Polo-like kinase 1)在启动、维持及完成哺乳动物细胞有丝分裂过程中扮演重要角色,并且越来越多的研究表明PLK1在多种恶性肿瘤中表达异常升高。本实验室在前期工作中发现PLK1在食管鳞癌中存在基因扩增和蛋白过表达,敲降PLK1通过线粒体途径诱导食管癌细胞发生凋亡。多因素分析结果显示,PLK1蛋白过表达是一个独立的差预后因子。本研究旨在进一步深入探讨PLK1在食管鳞癌中发挥作用的分子机制。我们首先利用GST Pull-down结合高效液相色谱-串联质谱技术(LC-MS/MS),高通量筛选了食管癌细胞中PLK1潜在的相互作用蛋白共213个,并利用免疫共沉淀对其中的候选分子IQGAP1、M2-PK和β-catenin与PLK1的相互作用进行了验证。β-catenin蛋白是Wnt信号传导通路中的核心成员,β-catenin/TCF通路的异常激活参与多种恶性肿瘤的发生发展,鉴此本研究对PLK1与β-catenin之间相互作用的分子机制和病理学意义做了进一步探索。研究结果表明,PLK1和β-catenin在食管癌细胞有丝分裂G2／M期存在体内相互作用,RNA干扰PLK1表达或抑制PLK1激酶活性后β-catenin的蛋白水平及转录活性降低,而Ser33磷酸化水平升高。利用蛋白酶体抑制剂MG-132处理后发现,β-catenin的泛素化修饰水平及与其降解相关蛋白GSK-3β/β-TrCP的相互作用随PLK1的下降而增强,提示β-catenin的泛素-蛋白酶体降解途径受PLK1调控。软琼脂集落形成及生长曲线实验显示,敲降PLK1显著抑制食管癌细胞的体外增殖和非锚定依赖生长能力,且该现象可被外源表达的β-catenin所逆转。在食管癌组织中,我们发现PLK1过表达与p-catenin在细胞浆／核中的异常累积具有相关性,并且同时具有PLK1与p-catenin蛋白异常表达的患者术后生存时间显著缩短。这些结果说明：食管癌中PLK1参与调控β-catenin与其降解复合物的相互作用及后续的泛素-蛋白酶体降解过程,PLK1过表达通过活化β-catenin信号通路增强食管癌细胞的恶性能力。有研究发现β-catenin/TCF信号通路异常活化与细胞抵抗失巢凋亡能力相关,本文也观察到敲降β-catenin表达后食管癌细胞失巢凋亡比例增加,因此本文接下来对PLK1在食管癌细胞抗失巢凋亡中的作用进行了研究。我们首先发现,耐受失巢凋亡的食管癌细胞在诱导悬浮后内源性PLK1 mRNA及蛋白水平明显升高。进一步研究表明,PLK1在食管癌细胞悬浮过程中的表达增加通过激活β-catenin和MEK-ERK通路抑制细胞失巢凋亡。染色质免疫沉淀实验、凝胶电泳迁移率实验和缺失突变体的报告基因检测的结果,共同提示转录因子NF-kappaB p65直接与PLK1基因启动子区结合,并调节在细胞抗失巢凋亡过程中PLK1的转录活性。利用NF-kappaB信号通路抑制剂处理发现,细胞脱离基质后NF-kappaB p65通过上调PLK1的mRNA表达参与食管癌细胞抗失巢凋亡的作用。本研究揭示了食管癌细胞中PLK1通过泛素-蛋白酶体途径调控β-catenin蛋白水平及转录活性,并进一步通过β-catenin调控细胞抗失巢凋亡能力这一重要现象。我们还发现NF-kappaB信号通路通过调节PLK1的基因转录参与细胞抵抗失巢凋亡这些结果为进一步阐明PLK1在食管癌发生发展中的作用机制提供了新的重要线索。