背景[1-7]
INH1(Microtubule Associated抑制剂)是细胞渗透性的Hec1抑制剂,其特异性地破环Hec1/Nek2相互作用。INH1减少Hec1与动粒的联系，并减少细胞中总体Nek2蛋白水平。INH1有效抑制人乳腺癌细胞增殖，GI50为10-21μM。此外，INH1也会通过损害纺锤体监测点调控的Hec1/Nek2通路，激活细胞杀伤活性。在MDA-MB-468人乳腺癌异种移植的小鼠体内，INH1(100毫克/千克，腹腔注射)抑制乳腺肿瘤生长。
Hec1是纺锤体检验点信号途径中的一个蛋白。在有丝分裂期位于着丝粒。Hec1在有丝分裂期明显增多,且在S到M期升高尤为明显。Hec1在终末分化的细胞中不表达,在所有分裂旺盛的细胞中表达量高。激酶Nek2磷酸化Hec1是其发挥功能的关键。Hec1的功能异常会引起严重的染色体分离障碍,从而导致染色体不稳定,而染色体不稳定性与肿瘤的发生、发展密切相关。所以Hec1可能成为肿瘤基因治疗的一个新的靶点。细胞生命过程中遗传物质的稳定性是通过有丝分裂过程中染色体在两个子细胞中的均等分配而实施的。
细胞有丝分裂纺锤体微管与着丝粒的粘连是通过动点——组装在着丝粒上的一个巨大的蛋白质复合物而实现的。高度动态的纺锤体微管粘连染色体需要着丝粒-动点蛋白机器能够正确捕获微管并保证其粘连的稳定性。当动点与来自于两极的微管粘接，这些不断聚合和解聚的微管需与一系列蛋白质复合物协同作用才能使染色体排列到赤道板并最终将遗传信息分配到子代细胞中。NEK2A磷酸化Hec1对于染色体稳定性是必需的。
为了探究NEK2A磷酸化Hec1在哺乳动物细胞染色体分离中的机制，我们分析了体内和体外微管对动点的粘连情况，结果发现NEK2A调控了动点-微管的粘连，对于染色体的正确分离是必需的。ek2通过调节中心体来影响乳腺上皮增生癌变这一过程，为进一步探索乳腺癌早期诊断标志物及预后检测指标并研究癌前病变、早期癌变的基因治疗提供理论依据。NEK2在有丝分裂中主要参与G2～M期的关键点的调控,促进中心体成熟并影响染色体的浓集和纺锤体形成,其表达异常往往和细胞恶性转化性疾病相关,在多种肿瘤细胞中存在过度表达,并引起中心体分裂多极化。
应用[8][9]
INH1(Microtubule Associated抑制剂)可用于肿瘤通路的研究：
NEK2(NIMA-related kinase 2,中心体及其相关激酶2)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,能够在细胞周期的各个阶段对其进行调控。之前有研究发现,在很多恶性肿瘤中都存在NEK2的过表达,并且,NEK2的过表达在恶性肿瘤的发生发展中起到重要作用。然而,在恶性胶质瘤核心区和瘤周区NEK2的表达模式及其预后价值仍不清楚。
采用免疫组织化学(IHC)、real-time PCR和Western blot检测NEK2蛋白在脑胶质瘤组织及远端非癌脑组织中的表达。同时,我们用western blot方法对NEK2发挥作用的信号通路进行筛选,重点检测N-cadherin、E-cadherin、β-catenin、ERK和p-ERK蛋白表达。结果：实验结果表明,相较于远端非癌脑组织来说,在恶性胶质瘤中Nek2的mRNA水平及蛋白水平均有显著上调。分析NEK2表达与病人基本信息发现,NEK2的表达水平与胶质瘤恶性程度呈正相关。
进一步实验研究提示我们,NEK2蛋白可以活化Wnt信号通路及MAPK信号通路,并且这些信号通路的活化也与NEK2的表达呈正相关。在多形性胶质母细胞瘤患者的研究中发现,NEK2过表达之后,患者具有无进展生存时间过度缩短(5.6个月,*P=0.038)及总生存时间较短(11个月,**P=0.004)的情况存在。总之,这些实验结果提示我们,NEK2可以作为治疗恶性脑胶质瘤的分子靶点及预后标志物,尤其是多形性胶质母细胞瘤。
结论：1.NEK2在恶性脑胶质瘤中表达上调,且NEK2的表达与胶质瘤恶性程度呈正相关。2.NEK2在多形性胶质母细胞瘤中活化ERK及Wnt信号通路,3.NEK2的过表达与β-catenin、p-ERK水平呈明显正相关,和ERK、N-cadherin的表达呈负相关。
参考文献
[1]Aneuploidy Acts Both Oncogenically and as a Tumor Suppressor[J].Beth A.A.Weaver,Alain D.Silk,Cristina Montagna,Pascal Verdier-Pinard,Don W.Cleveland.Cancer Cell.2007(1)
[2]In Vitro FRAP Identifies the Minimal Requirements for Mad2 Kinetochore Dynamics[J].Martin Vink,Marco Simonetta,Pietro Transidico,Karin Ferrari,Marina Mapelli,Anna De Antoni,Lucia Massimiliano,Andrea Ciliberto,Mario Faretta,Edward D.Salmon,Andrea Musacchio.Current Biology.2006(8)
[3]Kinetochore Microtubule Dynamics and Attachment Stability Are Regulated by Hec1[J].Jennifer G.DeLuca,Walter E.Gall,Claudio Ciferri,Daniela Cimini,Andrea Musacchio,E.D.Salmon.Cell.2006(5)
[4]The Conserved KMN Network Constitutes the Core Microtubule-Binding Site of the Kinetochore[J].Iain M.Cheeseman,Joshua S.Chappie,Elizabeth M.Wilson-Kubalek,Arshad Desai.Cell.2006(5)
[5]Spindle checkpoint function requires Mad2-dependent Cdc20 binding to the Mad3 homology domain of BubR1[J].James Davenport,Loleta D.Harris,Rakesh Goorha.Experimental Cell Research.2006(10)
[6]Kinetochore structure and function[J].Gordon K.Chan,Song-Tao Liu,Tim J.Yen.Trends in Cell Biology.2005(11)
[7]The spindle checkpoint:tension versus attachment[J].Benjamin A.Pinsky,Sue Biggins.Trends in Cell Biology.2005(9)
[8]Polo-like Kinase 1 Creates the Tension-Sensing 3F3/2 Phosphoepitope and Modulates the Association of Spindle-Checkpoint Proteins at Kinetochores[J].Leena J.Ahonen,Marko J.Kallio,John R.Daum,Margaret Bolton,Isaac A.Manke,Michael B.Yaffe,P.Todd Stukenberg,Gary J.Gorbsky.Current Biology.2005(12)
[9]刘华杰.恶性胶质瘤中Nek2的表达及其在多形性胶质母细胞瘤中的预后价值[D].山东大学,2016.