研究创新型实验项目计划 - 1

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1、生命科学学院本科生能力提高项目（科研训练）基金子课题概要申请类别：指南项目□开放项目□课题名称：激酶NUAK1参与LKB1相关信号通路的分子机制研究教师姓名：侯鑫研究方向：分子细胞生物学合作指导教师：刘顺先、郑琳琳拟接收本科生年级和人数：2005、2006级3－4人研究项目介绍背景知识简介（或训练内容）NUAK1又称AMPK-relatedproteinkinase5（ARK5），是2003年由Suzuki等发现的AMPK亚家族的成员，该蛋白分子量为74kD，对SAMSpeptide等具有激酶活性，其催化结构域的氨基酸序列与NUAK2（又

2、称SNARK）的同源性为84％[6]。NUAK1最初被认为与PI3K/Akt通路有关，在营养物质匮乏等胁迫状态下，Akt对NUAK1Ser600的磷酸化可以激活该酶，然后可以磷酸化caspase-8和caspase-6等因子，引发抗凋亡效应；在营养和能量匮乏的情况下，活化的NUAK1也可以磷酸化激活ATM（共济失调性毛细血管扩张症突变基因ataxiatelangiectasiamutated），进而活化p53蛋白，上述通路也存在于DNA损伤等胁迫中，因此NUAK1是与胁迫条件下细胞生存和肿瘤细胞存活有关的因子[6]。作为Akt的下游信号因

3、子，NUAK1也被认为是肿瘤转移和侵润相关蛋白，但其作用似乎与癌细胞的类型有关[8,9]。此外，类似于AMPK，NUAK1可以通过磷酸化ACC而调节脂类代谢[10]。也有研究表明在IGF-1（类胰岛素生长因子1）信号通路中NDR2（又称SerineandThreonineKinase38L）可通过磷酸化激活NUAK1，促进肿瘤细胞的存活与侵润[11]。而2004年Lizcano等的研究发现：AMPK亚家族中的NUAK1、NUAK2等12种AMPK相关激酶（AMPK-relatedkinase）均为LKB1的底物，可以被LKB1磷酸化而激活

4、。与Akt对NUAK1的磷酸化位点不同，LKB1对NUAK1的磷酸化位点为T-Loop内的苏氨酸（Thr211），该位点的磷酸化可显著提高其活性[5]。研究人员因此推测，AMPK相关激酶可能介导了原来认为是由LKB1引起的一些细胞生理现象。由于上游因子LKB1是重要的抑癌蛋白，AMPK相关激酶的一些成员本身也可能是抑癌因子[4,5]。那么NUAK13是否有可能具有双（多）重角色？一方面是LKB1的下游因子，另一方面位于Akt下游而在某些条件下抑制细胞凋亡？其实LKB1本身就具有双重甚至多重角色，一方面LKB1是抑癌因子，而另一方面lkb1

5、-/-的细胞对引起AMP提高的细胞凋亡诱导因子却极为敏感，这与LKB1/AMPK的代谢调节功能及其介导的能量胁迫下的细胞生存有关[12]。目前已知p53蛋白Ser15和Ser392的磷酸化依赖于LKB1，LKB1借此调控p53的稳定性并可导致细胞周期的G1期阻滞，但对于该调控是否需由AMPK或NUAK1等其它AMPK相关激酶的成员介导尚不清楚[13-16]；已知AMPK参与介导了LKB1信号通路与TSC1/TSC2-mTOR通路的交谈（Crosstalk），因此可以调控细胞生长[17,18]，但对于同为LKB1激酶底物的NUAK1或其它A

6、MPK相关激酶是否也可以介导该调控过程尚未见报道。现有研究基础我们在前期研究中有以下四点重要发现：（1）体外实验中，重组的His-NUAK1可以直接磷酸化重组的p53和tuberin（tuberin为TSC1/TSC2-mTOR通路中的TSC2基因产物）；（2）在细胞内，LKB1可显著提高NUAK1的激酶活性；（3）转染LKB1的HeLa细胞中，p53的磷酸化水平也显著提高；（4）使用NUAK1抗体免疫共沉淀后，在复合物中检测到p53和tuberin的存在；上述结果提示：NUAK1可能具有新的“身份”，即除了参与Akt信号通路外，NUAK

7、1可能也是LKB1信号通路的重要成员，可能介导LKB1对p53的调控及与TSC1/TSC2-mTOR通路的交谈，从而参与细胞周期调控，并通过控制蛋白质翻译调控细胞生长和增殖。目前国内外针对NUAK1的功能研究很少，尚未有NUAK1具有上述功能的报道。基于上述论证，本项目拟研究NUAK1参与LKB1信号通路的分子机制，以验证我们在前期研究中提出的假说。主要研究内容集中于：从分子水平、细胞水平和个体水平探讨在LKB1的调控下NUAK1与p53和tuberin是否有直接相互作用及如何调控这两个因子；对它们的下游因子有何影响及其细胞生物学意义。研

8、究摘要NUAK1是LKB1激酶底物之一，但其在LKB1相关信号通路中的功能尚无报道。我们在前期研究中发现：经LKB1激活的NUAK1可直接磷酸化p53和tuberin，且在NUAK1的免疫共沉