细胞周期素依赖的激酶11(p58)(CDK11p588, p58PITSLRE, p58GTA, p58clk-1)是最早被发现的CDK11家族蛋白,在β-1,4-半乳糖基转移酶1分离纯化过程中得到,能与β-1,4-半乳糖基转移酶1相互作用,并磷酸化β-1,4-半乳糖基转移酶1,对其活性起增强作用。CDK11p58是p34cdc2相关激酶超家族的一员,是一种丝/苏氨酸蛋白激酶,在细胞内特异性地表达于G2/M期,并且过表达CDK11p58能导致细胞生长缓慢,形态发生变化,有丝分裂障碍,使细胞周期阻滞在G2/M期。CDK11p58具有促凋亡作用,且该作用与其激酶活性密切相关。虽然CDK11p58在细胞生长中发挥着负调控因子的重要作用,但是它的上游调控因子和下游的效应分子还没有被发现。雄激素和雄激素受体AR (androgen receptor)组成的信号通路对于男性个体生殖系统及其它组织器官的发育、分化,以及男性肿瘤如前列腺癌的发生、发展影响密切。作为核受体家族的成员之一,AR在结合了雄激素后,转位到核内,与靶基因启动子结合,发挥转录因子的活性。我们研究发现CDK11p58能够抑制雄激素受体转录活性以及人前列腺癌细胞中的前列腺特异抗原PSA (prostate specific antigen)的表达及分泌。AR,细胞周期素cyclin D3,CDK11p58三者可以在细胞中形成三元复合物,共定位于前列腺以及睾丸的上皮细胞中。雄激素受体的活性可以被其特殊位点的磷酸化调控,我们研究发现CDK11p58可以在体内体外磷酸化AR,并明确其磷酸化位点是Ser-308,CDK11p58通过对于AR的磷酸化作用,影响该激素受体的信号通路,从而产生一系列生物学活性,影响AR的转录活性以及前列腺癌细胞的生长凋亡变化。维生素D受体VDR (vitamin D3 receptor)同雄激素受体AR一样,也是核受体超家族中的一员,属于类固醇激素、甲状腺激素和脂溶性维生素A和D核受体超家族的成员,主要与其他共调节子一起负责调节下游靶基因的转录,发挥重要作用。在真核细胞中,VDR通过其配体1,25-(OH)2D3产生生理功能,1,25-(OH)2D3是维生素D的激素形式,主要负责调控体内钙的动态平衡。VDR与1,25-(OH)2D3结合导致其构型发生改变,从而由细胞浆转位至核内,与RXR形成异源二聚体[14]。该异源二聚体进一步结合靶基因启动子上的维生素D反应元件VDRE,从而调控其转录。以往我们实验室研究发现cyclin D3可以调控维生素D受体,影响其表达,而CDK11p58,作为cylin D3的伴侣激酶蛋白,可以调节AR的活性,那么CDK11p58对于VDR是否也存在一定的调控作用呢,这便是我们进一步的研究重点。我们的研究发现CDK11p58激酶可以与VDR相互作用,抑制VDR的转录调控。进一步研究发现CDK11p58激酶可以通过促进VDR的泛素化降解降低其蛋白稳定性。这些研究结果充分说明CDK11p58激酶对于VDR转录因子存在一种负调控作用。这些结果对于更好的理解CDK11p58如何调节VDR的蛋白水平及转录起到重要作用,对于进一步研究其对甾体类激素受体的调控作用奠定了基础。细胞周期依赖激酶11(PITSLRE蛋白激酶),是细胞周期依赖激酶超家族的一员,主要功能有细胞周期阻滞,促癌变,促凋亡等,而这些功能往往都与其自身激酶活性相关。其中有两种蛋白,CDK11p110和CDK11p58,它们从相同的转录子中转录产生,只是CDK11p588起始密码子AUG不同,造成二者分子量的差异。CDK11p110/CDK11p58激酶在细胞存活和早期胚胎发育过程中是必需的。CDK11p58包含一保守的p34cdc2相关Ser/Thr蛋白激酶催化结构域,主要位于80-389位氨基酸,同时在结构中还包含N端和C端结构域。CDK11p58尽管也含有与CDK11p110C端相同的激酶活性结构域,但二者功能却完全不同.CDK11p110蛋白激酶在整个细胞周期中都有稳定持续的表达,主要功能在于调控前RNA剪接和RNA转录。相反,分子量较小的CDK11p58却在细胞周期的G2/M期中特异表达,主要功能是以激酶活性依赖的方式调控细胞周期与细胞凋亡。中华鼠中过表达CDK11p58可以导致晚期分裂延长,异常染色体分离,同时导致细胞凋亡,降低细胞增长率。CDK11p58对于姐妹染色体粘合也是必需的。最新研究还发现CDK11p58可以促进中心体成熟和纺锤体形成。以往研究表明CDK11p58可以在凋亡信号中发挥启动作用,而在糖皮质激素诱导的Fas介导的细胞死亡和凋亡过程中,可以被多种caspases在蛋白末端结构域中发生剪接。我们实验室研究发现CDK11p58可以促进CHX诱导SMMC-7721肝癌细胞的凋亡；CDK11p58在凋亡过程中以激酶活性依赖的方式下调Bcl-2的表达；同时CDK11p58可以与cyclin D3相互作用,调节细胞周期进展；而cyclinD3/CDK11p58复合物通过磷酸化AR参与其负调控,进而抑制雄激素依赖的前列腺癌细胞的增殖；进一步研究发现CDK11p58也参与调控了雌激素受体ER和VDR甾体类激素受体的负调控,只是具体的调控机制并不相同。尽管CDK11p58在细胞信号传导过程中发挥如此重要的作用,但是该蛋白在细胞中功能的基础,比如蛋白结构以及一些机制问题,我们却知之甚少。在本研究中,我们首次研究发现CDK11p58可以发生自身磷酸化,并且可以自身相互作用,在细胞内形成同源二聚体。但是其激酶活性缺失的点突变D224N,却无法自身相互作用形成二聚体。然后我们利用点突变技术进一步明确了自身磷酸化位点是Thr-370。进行点突变后,T370A无法自身磷酸化并且丧失激酶活性。更有趣的是,T370A同时也无法抑制AR转录活性。同时,该突变体也丧失促进细胞凋亡的功能。这些研究进一步说明Thr-370位点的自身磷酸化与激酶活性和其生物学功能比如细胞凋亡及雄激素受体调控密切相关。