PLK1

PLK1（polo-like kinase 1）またはSTPK13（serine/threonine protein kinase 13）は、ヒトではPLK1遺伝子によってコードされる酵素（プロテインキナーゼ）である^[5]。

PLK1
PDBに登録されている構造 PDB オルソログ検索: RCSB PDBe PDBj PDBのIDコード一覧 1Q4K, 1Q4O, 1UMW, 2OJX, 2OU7, 2OWB, 2RKU, 2V5Q, 2YAC, 3BZI, 3C5L, 3FVH, 3HIH, 3HIK, 3KB7, 3P2W, 3P2Z, 3P34, 3P35, 3P36, 3P37, 3Q1I, 3RQ7, 3THB, 4A4L, 4A4O, 4DFW, 4E67, 4E9C, 4E9D, 4H5X, 4H71, 4HAB, 4HCO, 4HY2, 4J52, 4J53, 4LKL, 4LKM, 4O56, 4O6W, 4O9W, 4RCP, 4WHH, 4WHL, 4X9R, 4X9V, 4X9W, 2OGQ, 5J19
識別子
記号	PLK1, PLK, STPK13, polo like kinase 1
外部ID	OMIM: 602098 MGI: 97621 HomoloGene: 3690 GeneCards: PLK1
遺伝子の位置 (ヒト) 染色体 16番染色体 (ヒト)[1] バンド データ無し 開始点 23,677,656 bp[1] 終点 23,690,367 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス) 染色体 7番染色体 (マウス)[2] バンド データ無し 開始点 121,758,662 bp[2] 終点 121,769,096 bp[2]
RNA発現パターン さらなる参照発現データ
遺伝子オントロジー 分子機能 • トランスフェラーゼ活性 • ヌクレオチド結合 • microtubule binding • キナーゼ活性 • 血漿タンパク結合 • anaphase-promoting complex binding • プロテインキナーゼ結合 • protein serine/threonine kinase activity • magnesium ion binding • protein kinase activity • ATP binding • identical protein binding 細胞の構成要素 • 細胞質基質 • 中心体 • spindle pole • microtubule cytoskeleton • 紡錘体 • 核質 • 染色体 • 微小管形成中心 • midbody • spindle microtubule • spindle midzone • クロマチン • シナプトネマ複合体 • セントロメア • 細胞骨格 • 細胞核 • 動原体 • 細胞質 • 中心小体 • centriolar satellite 生物学的プロセス • リン酸化 • negative regulation of cyclin-dependent protein serine/threonine kinase activity • タンパク質局在化の確立 • synaptonemal complex disassembly • mitotic cytokinesis • negative regulation of apoptotic process • negative regulation of transcription by RNA polymerase II • homologous chromosome segregation • regulation of mitotic spindle assembly • mitotic spindle assembly checkpoint signaling • regulation of cell cycle • 細胞分裂 • mitotic nuclear membrane disassembly • G2/M transition of mitotic cell cycle • positive regulation of peptidyl-threonine phosphorylation • peptidyl-serine phosphorylation • microtubule bundle formation • protein ubiquitination • protein destabilization • regulation of mitotic cell cycle • positive regulation of ubiquitin-protein transferase activity • positive regulation of proteolysis • mitotic sister chromatid segregation • regulation of mitotic metaphase/anaphase transition • 細胞周期 • anaphase-promoting complex-dependent catabolic process • 細胞増殖 • regulation of protein binding • protein localization to chromatin • positive regulation of proteasomal ubiquitin-dependent protein catabolic process • female meiosis chromosome segregation • positive regulation of protein localization to nucleus • sister chromatid cohesion • regulation of cell cycle G2/M phase transition • 体細胞分裂 • タンパク質リン酸化 • centrosome cycle • nuclear membrane disassembly • protein localization to nuclear envelope • ciliary basal body-plasma membrane docking • positive regulation of ubiquitin protein ligase activity • regulation of G2/M transition of mitotic cell cycle • regulation of cytokinesis • mitotic G2 DNA damage checkpoint signaling • protein localization to organelle • regulation of mitotic cell cycle phase transition • ubiquitin-dependent protein catabolic process • establishment of mitotic spindle orientation • regulation of protein localization to cell cortex 出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
種	ヒト	マウス
Entrez	5347	18817
Ensembl	ENSG00000166851	ENSMUSG00000030867
UniProt	P53350	Q07832
RefSeq (mRNA)	NM_005030	NM_011121
RefSeq (タンパク質)	NP_005021	NP_035251
場所 (UCSC)	Chr 16: 23.68 – 23.69 Mb	Chr 16: 121.76 – 121.77 Mb
PubMed検索	[3]	[4]
ウィキデータ
閲覧/編集 ヒト 閲覧/編集 マウス

構造

PLK1は603アミノ酸から構成され、66 kDaである。N末端のキナーゼドメインに加えて、C末端には約30アミノ酸からなる保存されたpolo-box領域が2つ存在している。キナーゼ活性は少なくとも部分的にはpolo-boxによって調節されており、polo-boxは自己阻害と細胞内局在の両面で機能的に重要である^[6]。

局在

間期の間、PLK1は中心体に局在する。有糸分裂の初期には、紡錘体極に結合している。組換えGFP-PLK1融合タンパク質はセントロメア/キネトコア領域に局在することから、染色体分離（英語版）に関与している可能性が示唆されている^[7]。

細胞周期の調節

PLK1はG₂/M期の移行の初期のトリガーとなる。PLK1は、G₂期終盤から有糸分裂前期の序盤にかけての中心体の機能的成熟と、双極性の紡錘体構造の確立を支える。PLK1はサイクリンB/CDK1複合体を脱リン酸化し活性化するホスファターゼである、CDC25C（英語版）をリン酸化して活性化する。Poloキナーゼは後期促進複合体（APC）の構成要素もリン酸化し活性化する。Fizzy/Cdc20ファミリーのタンパク質によって活性化されるAPCは、M期サイクリン、姉妹染色分体間の接着を維持する染色体タンパク質、後期の阻害因子を分解する細胞周期関連ユビキチンリガーゼ（E3）である。また、Poloキナーゼの基質であるAsp（ヒトではASPM（英語版））は、紡錘体極やM期微小管の正確な挙動に必要不可欠な微小管結合タンパク質である。有糸分裂の終盤にはPLK1は紡錘体の中心領域に局在し、キネシン様タンパク質CHO1/MKLP1（英語版）と結合する。このモータータンパク質はショウジョウバエのPavarotti（PAR）と相同である^[8]。

酵母やマウスにおける減数分裂の研究に基づくと、ヒトのPLK1も減数分裂の調節機能を持つ可能性がある。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのPoloキナーゼであるCDC5は、減数第一分裂時のコヒーシンのリン酸化と除去に必要である。CDC5が枯渇した細胞では、キネトコアは第一分裂の際も紡錘体と二方向型の（bi-oriented）結合を行い、共方向型（co-oriented）の結合に必要不可欠なタンパク質であるMam1はキネトコアに結合できない。CDC5は減数第一分裂時の姉妹キネトコアの共方向性と染色体分離に関与していると考えられている^[9]。

腫瘍形成における役割

PLK1は幅広い種類のがんで過剰発現しており、その発現は予後の悪さと相関していることが多い^[10]。PLK1はがん抑制因子p53関連経路に関与しているようである。PLK1はp53との物理的な相互作用とリン酸化によって、トランス活性化能とアポトーシス促進機能を阻害することを示唆する証拠が得られている^[11]。

臨床的意義

培養細胞でのRNAiによるPLK1の発現のサイレンシングは、KRASに発がん性変異を持つ細胞の選択的な死滅をもたらすが、正常細胞には無害である^[12][13]。

PLK1阻害剤ボラセルチブ（英語版）は、急性骨髄性白血病（AML）に対する臨床試験による評価が行われている^[14]。PLK1阻害とEGFR阻害の併用は、非小細胞肺癌（英語版）（NSCLC）のEGFR T790M変異による薬剤耐性をin vitroとin vivoで克服する^[15]。 頭頸部扁平上皮癌では、AJUBA（英語版）の変異はPLK1阻害剤ボラセルチブを含む細胞周期阻害薬治療に対する感受性を媒介する^[16]。間葉系NSCLC細胞では、PLK1がビメンチンのリン酸化を調節し、β1-インテグリンを介してc-Metの活性化をもたらす。c-Met阻害とPLK1阻害の併用は、NSCLCのin vivoモデルで有意な腫瘍縮小をもたらした^[17]。

リゴセルチブ（英語版）は実験的RAS/PI3K/PLK1阻害剤である^[18]。

相互作用

PLK1は次に挙げる因子と相互作用することが示されている。

• CHEK2^[19]
• NUDC（英語版）^[20]
• PIN1^[21][22]
• PSMA3（英語版）^[23][24]
• PSMA5（英語版）^[25]
• PSMA6（英語版）^[25]
• PSMA7（英語版）^[25]
• PSMB3（英語版）^[25]
• TSC1（英語版）^[26]
• ビメンチン^[17][27]

PLK1の幅広い基質特異性を説明するために構造解析が行われている^[28]。