PLK1（Polo-like Kinase 1，PLK1）以黑腹果蝇的polo基因命名，是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，广泛的存在于真核细胞中，参与有丝分裂的起始、维持和结束等进程。人源PLK1家族成员有：PLK1、PLK12、PLK13、PLK14和PLK15。其中PLK1被广泛研究。诸多研究表明，PLK1在多种癌症中高表达，是肿瘤的快速增殖所必须的，且在一些癌症中，常与较差的预后有关，推断认为PLK1作为致癌基因加快肿瘤的发生和发展。此外，最近的研究表明，PLK1 可能具有其他重要功能，例如调节DNA 合成、细胞凋亡、p53 反式激活、DNA 损伤检查点恢复和驱动肿瘤细胞转移等[1]。因此，PLK1也被认为是治疗癌症的潜在的治疗靶点，一些靶向PLK1的抑制剂和siRNA已经用于临床试验中。

PLK1蛋白是由一个高度保守的N端激酶催化结构域（kinase domain，KD）、C端2个polo盒样结构域（polo-box domain，PBD），PB1和PB2，以及中间的连接区域组成（图1）。PLK1的激酶结构域有核定位信号区（NLS）、有丝分裂结束后的破坏盒（D-box）、一段端粒环（T-loop），与ATP的结合和酶活性密切相关[2]。正常情况下，PLK1的KD和PBD结合，会抑制激酶中Thr210的磷酸化，进而抑制PLK1的激酶活性，属于一种自抑制机制[3]。当PBD结构域和某些蛋白的磷酸肽结合，被招募到特定的细胞位置，KD被释放，与激酶结构域的T-loop分离，PLK1的激酶活性被激活[4]。

图1.1 PLK1的结构图

（图1.1来自Liu Z, Sun Q, Wang X. PLK1, A Potential Target for Cancer Therapy. Transl Oncol. 2017 Feb;10(1):22-32.）

上皮-间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）在很多癌症的发展中发挥着至关重要的作用，包括癌细胞的迁移、侵袭、血管生成和耐药等。EMT主要通过上皮细胞标志物cytokeratins和E-cadherin的缺失和间充质细胞标志物N-cadherin、vimentin和纤连蛋白的上调等指标进行检测，这一转化过程会导致细胞之间的粘附性降低[5]。杂合EMT的主要特征是肿瘤细胞中上皮基因和间质基因的共同表达，促进癌症的发生、转移和浸润[6]。

EMT的发生发展与MEK1/2-ERK1/2-Fra1-ZEB1/2信号通路的激活成正相关，Wu[7]等人研究了MEK1/2-ERK1/2-Fra1-ZEB1/2的上游调控因子CRAF与PLK1的互作在EMT过程发挥的重要作用。PLK1直接磷酸化S338和S339位点的CRAF，激活CRAF；活化的CRAF经过S621位点的自磷酸化，阻止了蛋白酶介导的CRAF降解，CRAF的稳定也在一定程度上增加了PLK1的磷酸化，进而产生了一个正反馈的循环。该研究将过表达PLK1的前列腺上皮细胞RWPE-1移植到小鼠体内，在NSG小鼠中RWPE-1-PLK1表现出致瘤性和促使肿瘤转移的能力。

肺癌已经成为全球主要致死癌症之一，约40%的肺癌患者都会发生肿瘤转移，转移至脑、肝和肾上腺等部位，严重威胁人的生命[8]。非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者约占所有肺癌的 85%，生存率极低，临床相关性结果表明，PLK1和TNFAIP6是转移性 NSCLC 患者生存率低的强预测因子。研究[9]发现在T210位点磷酸化的PLK1能促进癌细胞的迁移、侵袭和致瘤性，而PLK1活性的丧失阻止了肿瘤发生和转移活性，S137磷酸化的PLK1则不具有该特性。T210- PLK1 的表达激活 了TGF-β 信号通路并上调TNFAIP6，从而促进 NSCLC 的转移和侵袭。因此，PLK1 和 TSG6 是转移性非小细胞肺癌治疗的有价值的治疗靶点。PLK1促进EMT的作用同样在胃癌细胞系SGC7901和MKN28中得到验证，并得出PLK1可能通过AKT信号通路促进胃癌的转移[10,11]。

2.2 细胞凋亡

上皮-间质转化发生在相当一部分 NSCLC 病例（≥20%）中，可介导癌基因成瘾、表皮生长因子受体抑制剂耐药和化疗耐药的丧失。PLK1 抑制导致 G2/M 期阻滞，但只有治疗敏感的细胞系在 PLK1 抑制后发生大量凋亡。具有高上皮-间质转化基因特征评分的 NSCLC 细胞系（间充质细胞系）对 PLK1 抑制的敏感性高于上皮细胞系；蛋白质组学分析结果得到相同的结论[12]。通过表达 miR-200 诱导上皮表型增加了细胞对 PLK1 抑制的抗性。该研究将肿瘤分为上皮细胞系和间充质细胞系两种亚型，针对不同亚型对PLK1抑制剂的敏感性，对肿瘤进行治疗，在临床应用上具有重要意义。Caspase-9是参与细胞凋亡的关键酶。Plk1的表达增加了pro-Caspase9和pro-Caspase3的水平，抑制了细胞凋亡，表明Plk1具有抑制细胞凋亡的作用[13]。

焦亡被称为炎症引起的细胞程序性死亡，属于凋亡的一种，在近年来受到诸多关注，NLRP3、GSDMD、AIM2、NLRC4、NLRP1等是焦亡研究中最受关注的位点。最近，研究发现PLK1抑制剂被证实是一种有效的治疗食管鳞状细胞癌(ESCC)的方法，BI2536 通过激活caspase-3，诱导GSDME高表达细胞系中GSDME裂解为C-末端片段 (GSDME-CT) 和 N-端片段 (GSDME-NT)，GSDME-NT 也参与膜孔的形成，导致细胞焦亡，进而增强ESCC细胞系对顺铂（DDP）的敏感性[14]。BI2536还可以通过促进caspase-8介导的凋亡通路的激活和PARP的激活来增加ESCC细胞系的凋亡，然而，BI2536对其他已知引起细胞凋亡的生化标记，如caspase-9、cytochromeC和自噬，并无显著影响。