PERK参与调节UVB诱导p53活化的信号转导途径及调控机制研究.pdf

摘要

研究背景及内容

太阳辐射是诱发人类皮肤癌的重要环境风险因素，其中紫外线（Ultraviolet，UV）

辐射与光致癌作用关系最为密切。UV可分为长波紫外线（UltravioletA，UVA）、中波

紫外线（UltravioletB，UVB）和短波紫外线（UltravioletC，UVC）。其中，UVB特别

具有破坏性，能够破坏生物大分子（包括蛋白质、脂质和核酸），从而引发各种皮肤疾

病并最终导致皮肤癌。虽然UVB引起的皮肤癌一直备受人们关注，但其发生机制仍未

完全阐明。

p53作为具有肿瘤抑制功能的核转录因子，是近年来研究最多的与癌症相关的基因

之一。我们以往的研究结果已经揭示UVB能够诱导p53活化并介导促细胞凋亡效应。

而UVB照射会引起细胞内质网（endoplasmicreticulum，ER）应激反应，根据该应激引

起的损伤程度，未折叠蛋白应答（unfoldedproteinresponse，UPR）会做出不同的反应。

在低ER应激下，UPR终止翻译过程并启动错误折叠蛋白质的分解，ER功能恢复正常；

而ER应激过高或持续，UPR会激活凋亡信号通路而导致细胞死亡。因此，我们在本研

究中试图探究内质网应激与p53活化在UVB诱导促细胞凋亡效应中的关联性及机制。

本课题组长期开展UVB诱导光损伤效应的分子机制研究工作。前期研究在光敏感

靶细胞中发现了“IKKα-p53-PERP”促细胞凋亡光损伤信号转导通路。在近期工作进行

过程中，我们发现UVB在诱导p53活化及促细胞凋亡反应过程中伴随三个内质网应激

标志蛋白的活化和表达。随后我们展开了对内质网应激感应蛋白与促细胞凋亡反应的功

能联络分析，发现了蛋白激酶R样内质网激酶（ProteinkinaseR-likeERkinase，PERK）

在UVB诱导p53活化及促细胞凋亡信号通路中具有关键作用。因此，本论文就PERK

参与调节UVB诱导p53活化的信号转导及调控机制进行更深入的研究。

研究方法

本研究以人皮肤角质细胞（HaCaT）和小鼠成纤维细胞（MEFs）两种光敏感靶细胞

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为模型，UVB（0.5kJ/m）照射处理各细胞指定时间段后进行相关蛋白表达水平的检测。

我们应用免疫共沉淀技术检测PERK与p53的相互结合、p53与其蛋白激酶、PERK与

IKKα的相互结合作用；应用免疫印迹（Westernblot）方法检测IKKα、p53、PERP及内

质网应激相关蛋白PERK、IRE1α、ATF6和GRP78等的活化和表达水平情况；应用双

荧光素酶报告基因方法检测p53的转录激活能力；应用体外激酶实验检测PERK催化

p53发生磷酸化修饰反应能力；应用细胞免疫荧光技术分析PERK、p53和IKKα的亚细

胞定位动态变化。

研究结果

我们重点研究了PERK参与调节UVB诱导p53活化及促细胞凋亡反应的分子作用

机制。结果发现UVB能诱导HaCaT细胞中三种内质网应激感应蛋白的表达和活化，其

中，只有PERK能够和IKKα发生诱导性结合反应。并且，只有敲低PERK表达能显著

抑制p53和PERP的活化并阻断UVB诱导的促细胞凋亡反应。此外，PERK能直接催

化p53发生Ser15位的磷酸化修饰反应。以上实验结果表明：PERK是介导UVB诱导

p53活化的新型上游蛋白激酶。

随后，我们发现PERK能与p53相互结合并调控p53活化反应，且p53和PERK活

化后能够实现共定位结合反应。此外，PERK也能通过结合并活化另外两种经典的p53

蛋白激酶——LKB1和ATM，进而发挥间接调控p53诱导活化的能力，但在此作用过程

中，不涉及对LKB1和ATM结合p53能力的调控，而只是通过调节这些激酶的活性实

现其功能。以上实验结果表明：PERK除了直接调节p53活化外，还能通过结合并活化

其他p53蛋白激酶进而间接调控p53的诱导活化。

最后，我们对IKKα在UVB诱导PERK/p53信号途径活化中的作用机制进行了探

讨。结果发现，IKKα能够和PERK实现共定位结合反应。抑制IKKα表达水平可阻断

PERK/p53/PERP