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目的:PLEKHH2是含Pleckstrin同源结构域的H家族的一员,参与正常肾小球足细胞的基质粘附和皮质肌动蛋白细胞骨架的稳定,参与很多生物发育的调节过程,然而对肿瘤细胞生物学功能具有怎样的调控作用,至今仍无相关报道。最近通过RNA-seq分析发现,在非小细胞肺癌中PLEKHH2与ALK的基因融合是新的致癌突变,因此引起我们极大的兴趣去探讨,PLEKHH2在非小细胞肺癌中的功能和意义。研究方法:通过免疫组化检测PLEKHH2在肺癌中的表达模式和意义,Western Blot分析PLEKHH2在肺癌细胞系中的表达,免疫荧光观察PLEKHH2在肺癌中的表达定位。构建PLEKHH2的过表达质粒和干扰体,在A549和H1299细胞中,过表达或干扰PLEKHH2,通过CCK8、集落形成、Transwell、细胞划痕、流式细胞术、3D侵袭实验检测PLEKHH2表达对肺癌细胞系的恶性表型的影响,Western Blot检测非小细胞肺癌增殖、迁移和侵袭相关蛋白表达。GSEA和GEPIA数据库分析发现PLEKHH2的高表达与PI3K/AKT、ERK、FAK信号通路呈显著正相关,通过Western Blot检测PI3K/AKT、ERK以及FAK信号通路相关蛋白的表达。通过在转染PLEKHH2的肺癌细胞中,加入PI3K抑制剂,检测PI3K/AKT信号通路在PLEKHH2调节肺癌恶性表型中的作用;在上调PLEKHH2的肺癌细胞系中,加入FAK抑制剂,通过细胞功能学实验检测FAK在PLEKHH2调节肺癌增殖、迁移和侵袭中的作用;通过Western Blot分析,在加入FAK抑制剂后,肺癌增殖、迁移和侵袭相关蛋白的表达,以及PI3K/AKT信号通路相关蛋白的表达。构建缺失FERM结构域的PLEKHH2质粒,通过免疫共沉淀和免疫荧光共定位,验证PLEKHH2与β-arrestins之间的相互作用和表达定位关系;通过定量免疫共沉淀分析,转染空载体,PLEKHH2全长质粒和FERM结构域缺失的PLEKHH2质粒的A549和H1299细胞中,β-arrestins与FAK的结合能力的变化;在A549和H1299细胞中,与转染全长PLEKHH2质粒的肺癌细胞对比,观察PLEKHH2质粒缺失FERM结构域后,肺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力的变化。结果:PLEKHH2在非小细胞肺癌细胞质中表达增高,与TNM分期,淋巴结转移呈正相关,与分化程度呈负相关,且与不良预后相关。过表达PLEKHH2能够显著促进A549和H1299细胞系的增殖、迁移和侵袭能力,提高细胞周期蛋白Cyclin D1、Cyclin E和细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4、CDK6,以及Rho GTPase家族主要成员Rho A、Rho C、Cdc42和基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的蛋白表达。在A549和H1299细胞中,过表达PLEKHH2后,发现p-FAK的表达及其下游PI3K/AKT信号通路的活性显著增加,而对p-ERK表达的促进作用不显著。在A549和H1299细胞系中,干扰PLEKHH2的表达后结果相反。加入PI3K抑制剂后发现,过表达PLEKHH2对肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力以及相关蛋白的表达促进作用被抑制。加入FAK抑制剂后,PLEKHH2对肺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力的促进作用降低,相关蛋白以及PI3K/AKT信号通路蛋白表达减弱,说明PLEKHH2通过促进FAK磷酸化进而提高PI3K/AKT信号通路活性。文献学习发现β-arrestins是控制FAK自磷酸化的“开关”,β-arrestins与FAK的FERM结构域结合能够抑制FAK的自磷酸化,通过GEPIA数据库分析发现,PLEKHH2与β-arrestins高度正相关,免疫共沉淀与免疫荧光共定位发现,在A549和H1299细胞中,PLEKHH2与β-arrestins结合,共同定位于细胞质中,除此之外,我们也验证了肺癌细胞系中FAK与β-arrestins之间具有相互作用。进一步通过定量免疫共沉淀分析转染空载体质粒,转染全长PLEKHH2质粒和转染缺失FERM结构域的PLEKHH2质粒的肺癌细胞系中FAK与β-arrestins的结合情况,发现对比转染空载体质粒的细胞,在转染全长PLEKHH2质粒的细胞中,FAK与β-arrestins结合能力减弱;而对比转染全长PLEKHH2质粒的细胞,转染缺失FERM结构域的PLEKHH2质粒的肺癌细胞中,FAK与β-arrestins结合能力增强,说明PLEKHH2通过FERM结构域与β-arrestins结合,减弱FAK与β-arrestins的结合能力,进而促进FAK的磷酸化。我们通过细胞功能学实验和Western Blot实验进一步发现,相比转染全长PLEKHH2质粒的A549和H1299细胞,缺失FERM结构域的PLEKHH2促进细胞系增殖、迁移和侵袭能力显著降低。结论:PLEKHH2通过FERM结构域结合β-arrestins,竞争性抑制β-arrestins与FAK的FERM结构域结合,使得FAK从FAK-β-arrestins复合物中解离出来,促进FAK的自磷酸化,进而促进PI3K/AKT的磷酸化,导致非小细胞肺癌增殖、迁移和侵袭能力增强。