综述：PLK1 活性的结构调控及其对细胞周期功能和药物发现的意义

本文综述 Polo 样激酶 1（PLK1）活性的结构调控机制，探讨其在细胞周期中的功能及作为肿瘤药物靶点的研究进展，涉及结构域互作、翻译后修饰、二聚化等调控机制，以及相关抑制剂的开发与临床应用前景。

　　

Polo 样激酶 1（PLK1）是有丝分裂的关键调控因子，其过表达常与癌症患者生存率低相关，作为肿瘤药物靶点一直被广泛研究。PLK1 包含 N 端保守的激酶结构域（KD）和 C 端独特的 Polo 盒结构域（PBD）。PBD 含有磷酸肽结合位点，负责 PLK1 的亚细胞定位，还通过与 KD 的结构域互作维持 PLK1 的自抑制状态。

PLK1 的活性调控涉及翻译后修饰、与关键伴侣蛋白的相互作用以及结构域互作。例如，磷酸化底物结合、T₂₁₀磷酸化和与 Bora 蛋白结合可诱导 PLK1 形成开放且活跃的构象，解除结构域间的抑制作用。近年来发现的单体与二聚体形式的转换也在细胞周期中调控 PLK1 的激活或抑制，PLK1 的同源二聚体及与 PLK2 的异源二聚体可能在不同环境中发挥作用。

对 PLK1 结构的研究揭示了其结构域架构。KD 高度保守，负责磷酸化有丝分裂中的关键底物；PBD 由两个 Polo 盒基序（PB1 和 PB2）组成，通过与磷酸化底物结合实现底物特异性。PBD 的结构分析显示，其与磷酸肽结合时形成独特的 β 三明治结构，磷酸苏氨酸通过与组氨酸和赖氨酸的离子配对及水分子网络稳定结合，色氨酸和亮氨酸则参与底物中丝氨酸的特异性识别。

PBD 的底物结合位点包括丝氨酸 - 磷酸苏氨酸结合界面和隐蔽口袋（CP）。隐蔽口袋在与配体结合时开放，由酪氨酸残基形成，参与特定底物的识别，如 PBIP1 通过苯丙氨酸插入隐蔽口袋与 PLK1 结合，对染色体排列和纺锤体组装检查点至关重要。一些小分子如 polotyrin 能特异性结合隐蔽口袋，为 PLK1 抑制提供新途径。

KD 的结构研究为开发 ATP 竞争性抑制剂提供了基础。KD 的催化结构域呈典型激酶折叠，ATP 结合位点由 N 端 β 折叠和 C 端 α 螺旋组成，铰链区与 ATP 及抑制剂相互作用。不同抑制剂如 BI2536 和 onvansertib 结合模式不同，但均诱导 KD 构象变化，影响催化活性。

PLK1 的二聚化调控是近年研究热点。磷酸肽结合 PBD 可部分激活 PLK1，而二聚化事件通过 PBD 介导，如与 pPon 肽结合形成稳定二聚体，解除自抑制。在 G2 期，Bora 蛋白促进胞质 PLK1 二聚化，维持其无活性状态，晚期经 Aurora A 激酶（Aur-A）磷酸化 T₂₁₀后，PLK1 解聚为活性单体并转位至细胞核。PLK1 与 PLK2 的异源二聚化可能影响肿瘤对 PLK1 抑制剂的响应。

全长 PLK1 的结构解析因构象多样和柔性区域难以结晶，借助 AlphaFold 预测其自抑制构象，显示 KD 与 PBD 通过广泛疏水作用稳定结合，IDL 连接两结构域。与其他 PLK 家族成员（PLK2、PLK3）相比，PLK1 的自抑制构象更紧凑，PLK2 和 PLK3 的结构域间相互作用较少，调控机制可能不同。

ATP 竞争性抑制剂可诱导 PLK1 形成催化抑制但开放的构象，增强其与底物结合能力，可能解释临床试验中疗效不足的问题，提示联合靶向 PBD 和 KD 的策略。新型抑制剂如 abbapolins 和 Allopole 通过靶向 PBD 诱导 PLK1 降解或破坏底物结合，展现出潜力。

总之，对 PLK1 结构和调控机制的深入理解为开发更有效的肿瘤治疗药物提供了方向，未来研究需进一步阐明其构象变化与功能的关系，以及不同 PLK 家族成员的调控差异，为选择性靶向治疗奠定基础。