最近最火的电视剧肯定要数《延禧攻略》了，我当然也在追，剧情真不错，弹幕也精彩，真是值得我花6块大洋买的爱奇艺会员了！在宫廷剧里，无一例外会出现许多双面人物，不同场合表现出不同的嘴脸，不看完根本猜不懂他们到底是好是坏（具体就不剧透了，想知道自己去看）。同样呢，在疾病中，也有一些这样的双面基因，例如PLK1，以往的研究发现它对肿瘤的增殖具有重要作用，在多种肿瘤中都发现了其过表达，以至于人们一直以来都认为它是一个癌基因，将其当做一个治疗靶标，抑制其表达以达到抗癌效果。
然而，时至今日，科学家们仍然没有完全弄清楚PLK1在肿瘤发展过程中的具体作用，以致对其的研究一个接一个，这研究多了，结果也就不能保证完全一致，这不最近就有研究发现PLK1过表达可以抑制肿瘤的发展，它可能是一个抑癌基因！具体情况如何，且看下文。
Plk1ovrxprssioninducschromosomalinstabilityandsupprssstumordvlopmnt
DOI:10./s---5
先来看一下本研究的要点：
1、科学假设：PLK1过表达诱导染色体不稳定，抑制肿瘤发展。
2、研究内容：PLK1过表达在在体和离体情况下对肿瘤发展有何影响？这种影响的机制是什么？PLK1的表达情况有何临床意义？
3、研究结论：在乳腺癌中，PLK1过表达可以持续磷酸化Cp55，引起midbody装配受阻，诱导染色体不稳定，影响有丝分裂的多个过程，导致染色体分离和胞质分裂异常，产生多倍体细胞，从而发挥抑癌作用。
先简单介绍一下本研究主角——PLK1，其英文全称为Polo-likKinas1，是一种广泛存在于真核细胞中的丝氨酸/苏氨酸激酶，被PLK1基因编码。在动物细胞有丝分裂过程中起到重要作用，其参与纺锤体形成与极化、中心体生物功能、染色体分离、胞质分裂等过程，在一些癌症发展的早期过程中，它也起着重要作用，但具体什么作用却不甚清楚。
好，了解了分子的一些基本信息以后，就让我们看看本文作者是怎么颠覆我们的传统认知吧！
想要进行PLK1过表达研究，那当然首先要建立PLK1过表达的细胞和动物模型了，所以作者第一步就利用转基因技术建立了PLK1基因过表达小鼠模型。作者首先获得了鼠胚胎干细胞，然后将带有FLAG标签的PLK1cDNA敲入了ColA1基因下游，在这个表达载体中，FLAG-PLK1的cDNA序列在ttO序列之后，因此它的表达需要rtTA的激活，所以FLAG-PLK1的cDNA若想表达，需要Dox（多西环素）诱导处理（具体构建及表达原理可百度搜索“四环素诱导调控表达系统”，比较复杂，不必深究，只要知道若要过表达PLK1就要用Dox诱导）。然后便是把这些转基因胚胎干细胞使用显微注技术注入桑椹胚，从而产生PLK1基因导入的纯合子或杂合子，用于后续实验。
因为细胞实验比较简单，所以作者首先进行了细胞实验，作者取了前述建立的鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）进行实验。首先观察了过表达的PLK1的亚细胞分布，发现PLK1分布于多处如细胞分裂间期的中心体，分裂期的纺锤体、着丝粒、胞质分裂中间体等处。在转入中高水平PLK1基因的MEFs中，表现出了增殖受抑制，伴随着多倍体细胞形成增多，并观察到了p53蛋白表达的上调。
然后作者想知道在MEFs中，PLK1基因过表达与导入HrasV12（相当于转入癌基因Ras）质粒是否有协同作用，也即判断PLK1是否能发挥癌基因作用。结果发现，PLK1过表达明显减少了细胞群落的数量，也即产生了拮抗癌基因Ras的抗增殖作用！因为前面观察到了PLK1过表达伴随着p53表达上调，而p53又是一个抑癌基因，所以作者想知道PLK1过表达的抗增殖作用是否由p53介导，答案是否定的（rscu实验为阴性结果，也即敲除p53基因后，PLK1过表达的效应并未消失）。
已经知道，PLK1参与细胞分裂间期DNA复制和分裂期多种过程，为了探究PLK1过表达产生的抗增殖作用发生于哪一阶段，作者首先检测了PLK1过表达对DNA复制是否有影响。结果显示，Dox处理后并没有改变第一个细胞周期过程中进入分裂期的细胞数目，细胞DNA损伤情况与对照组相比也没有差异。那接下来就观察有丝分裂过程了，作者使用GFP标记了组蛋白H2B，这样就能用显微镜直接观察染色体变化情况也即直接观察有丝分裂的动态过程。结果显示，PLK1过表达导致了多种有丝分裂缺陷，例如：前中期的多极或单极纺锤体、落后的染色体与后期的胞质桥，导致了有丝分裂时间的延长。还有一部分细胞由于染色体不能分离而退出了有丝分裂，有些细胞由于胞质分裂异常而产生了双核细胞甚至发生mitoticrgrssion，产生了单核四倍体。
前面观察到了PLK1过表达会导致双核细胞形成，在这些细胞中，胞质分离失败是导致双核细胞的最普遍原因。已知PLK1调节胞质分离，它可以招募ESCRT结合到胞质分裂桥上，在有丝分裂中，PLK1磷酸化Cp55可以阻止其过早成熟，直到进入胞质分裂期。PLK1在分裂后期失活，Cp55去磷酸化，迁移到胞质分裂中间体上，导致ESCRT定位于胞质分裂桥，因此作者就想探究是否PLK1过表达是否通过这条途径导致胞质分离失败。
详细的分析表明，PLK1过表达导致大量细胞出现畸形分裂，这其中包括胞质分裂桥的延长导致的胞质分离延时。在胞质分裂中，胞质分离中间体（midbody）由压缩的微管束和蛋白形成，这些蛋白在PLK1过表达细胞中都被正常激活，另一方面，在分裂后期形成分裂沟的蛋白PKLP1装载于midbody的过程并不受影响，表明，midbody的预装配不受影响，那么受影响的就是这之后的过程了。
胞质离断最终由结合到预装配midbody上MKLP1的Cp55所介导。前已述，在有丝分裂中，PLK1磷酸化Cp55，阻止了其过早成熟，后期PLK1降解，导致Cp55去磷酸化，装载于midbody，然后Cp55便通过招募ESCRT1促进胞质分离。PLK1过表达导致了定位于midbody的Cp55数量显著降低，Cp55的错误定位伴随着装载于midbody的TSG（ESCRT1的成分）数量减少。在使用BI抑制PLK1之后，装载有Cp55和TSG的midbody数量被恢复，而且，PLK1受抑制之后也导致了双核细胞的减少（成功的rscu实验）。以上结果表明胞质分离失败是由于PLK1过表达导致的midbody装载缺陷所致。
到此，细胞方面的试验结束了，作者也弄明白了PLK1过表达是如何抑制细胞增殖的。但只有细胞实验还不行，只有在体验证也是阳性结果，实验结论才有说服力，所以接下来作者就进行了动物实验。
为了在体探究PLK1过表达对肿瘤发展的影响，作者使用了两种乳腺肿瘤鼠模型，模型由导入Kras和Hr2两种癌基因诱导，结果表明PLK1过表达阻止了两种癌基因诱发肿瘤或延长了肿瘤潜伏期，每个动物发生肿瘤的数量也明显减少。对肿瘤细胞进行分析，PLK1过表达导致畸形有丝分裂以及多倍体细胞形成。
为了分析高表达PLK1是否可引起肿瘤生长过程中染色体不稳定，作者使用显微镜观察肿瘤细胞。结果表明，Hr1/PLK1肿瘤细胞中，PLK1过表达导致了明显的错误有丝分裂，而且形成了大量多倍体细胞。通常，由于p21的激活（p53依赖方式）会导致细胞周期停滞，形成多倍体，在本研究中，作者观察到在PLK1过表达的肿瘤中，p21阳性细胞增加（即p21被激活），在这些细胞中，增殖细胞百分比明显降低（即细胞周期停滞）。以上结果表明，在乳腺肿瘤中，PLK1过表达导致了染色体不稳定性增加，抑制了肿瘤细胞生长。
为了观察在体情况下，PLK1过表达对单个细胞的命运的影响，作者使用3D细胞培养体系来培养这些从模型鼠中取材的原代乳腺上皮细胞来观察细胞分裂。发现对照组和Kras模型组细胞有丝分裂都没有明显异常，而PLK1过表达之后就可以看到有丝分裂时间明显延长、染色体分离异常、胞质分离异常等现象。这些数据表明，PLK1过表达导致了有丝分裂和胞质分离异常，因此抑制了乳腺肿瘤的发展。
只做细胞、动物实验，可信度貌似还不太够，所以作者接下来就利用TCGA数据库进行了相关分析，发现在乳腺癌患者中，PLK1的高表达和更好的预后有关，提示PLK1在乳腺癌患者中过表达的临床意义。
本文作者一反往常，去研究了PLK1过表达的抗肿瘤作用，这是这篇文章最大的亮点。那作者为什么能想到这一点呢？因为虽然PLK1一直被认为是一个癌基因，然而其具体是如何促进癌症发展的，却不清楚，作者针对这一点进行探索，发现了不一样的结果。虽然发现了PLK1的抑癌可能性，但这也仅仅是在乳腺癌中，在其他不同类型的肿瘤中，又有何结果，也值得进一步探讨。
好，本次文献讲解到此结束，下次再见！我要去追剧啦！
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