基因總覽
PLK4（polo like kinase 4）是蛋白質編碼基因，產物屬於絲胺酸／蘇胺酸蛋白激酶家族，並歸入 CDC5/Polo 亞家族。這種激酶的主要角色與中心粒複製相關；來源也指出它參與多纖毛細胞中的中心粒擴增及滋養層分化。其蛋白質身分與家族分類，提供了理解其細胞功能的基本背景；具體的磷酸化作用及其參與的細胞過程，則另於功能段說明。
基因異名與舊稱
異名取自 HGNC，可能包含歷史名稱；蛋白質名稱以 UniProt 註解為準。
染色體位置與基因結構
查看實際轉錄本與 exon 註解
| Transcript | Genomic coordinates | Exons |
|---|---|---|
| ENST00000270861 ★ | 127,880,893–127,899,224 | 16 |
| ENST00000515069 | 127,880,890–127,899,224 | 16 |
| ENST00000513090 | 127,880,890–127,899,224 | 15 |
| ENST00000507249 | 127,880,890–127,899,224 | 16 |
| ENST00000852980 | 127,880,890–127,899,224 | 16 |
| ENST00001115916 | 127,880,890–127,890,713 | 7 |
| ENST00001129379 | 127,880,890–127,886,933 | 5 |
| ENST00001134494 | 127,880,890–127,899,224 | 16 |
| ENST00000514379 | 127,881,232–127,899,224 | 16 |
| ENST00000508113 | 127,891,171–127,898,486 | 7 |
顯示 10/10 個蛋白質編碼轉錄本；canonical 優先。
帶型與著絲點依 Ensembl 座標繪製；核染色體長度以 GRCh38 第 1 號染色體為共同尺度。黃色標記表示本基因位置，細小區間加粗以利辨識；實際基因長度與 exon 見下方資料。
分子功能與生物學過程
PLK4 是絲胺酸／蘇胺酸蛋白激酶，對中心粒複製具有核心作用。它可在既有中心粒圓筒表面啟動前中心粒形成，並促使 SASS6、CPAP、CCP110、CEP135 與 gamma-tubulin 等中心粒生成蛋白質被招募。當 PLK4 過量表現時，S 期中每個親代中心粒旁可同時生成多個前中心粒，造成中心體擴增；這描述的是過量表現條件下的結果，不能視為一般情況下的必然作用。
在 G1/S 轉換期間，PLK4 磷酸化 FBXW5 的 Ser-151，抑制 FBXW5 對 SASS6 的泛素化作用。PLK4 也參與 STIL 招募至中心粒，且為 STIL 介導的中心粒擴增所需。這些作用連結了中心粒生成蛋白質的招募與調控，支持其在中心粒複製過程中的重要地位。
在多纖毛細胞中，PLK4 也參與由 deuterosome 介導的中心粒擴增；此過程可產生超過 100 個中心粒。另一方面，PLK4 磷酸化 HAND1，破壞 HAND1 與 MDFIC 的交互作用，並活化 HAND1，因而參與滋養層分化。它亦會磷酸化 CEP131 的 Ser-78 與 PCM1 的 Ser-372，這對中心粒衛星的適當組織與完整性至關重要。
PLK4 還可磷酸化 CDC25C 與 CHEK2。其中心粒複製功能使其可能與腫瘤形成有關，但來源將此描述為可能性，並指出腫瘤中常見中心體異常；這並不等同於證明 PLK4 導致腫瘤。PLK4 的催化反應可將 ATP 的磷酸基轉移至蛋白質中的絲胺酸或蘇胺酸殘基，並生成 ADP 與氫離子。
Promoter 與基因調控
>PLK4 ENST00000270861 GRCh38 chr4:127879893-127880993 strand=1 5′→3′ 相對 TSS：-1000 到 +100 bp；1101 bp 依轉錄本 TSS 擷取的基因組序列；TSS = 0，兩端包含，未驗證為 promoter AAAGTTTAAAAAAAAAAATGGGCCGGGCATGGAGGCTCACGCCTGTATTCCTAGCACTTTGGGAAGCCGA CGCAGGCGGATCACCTGAGGTCAGGAGTTCGAGACCAGCCTGGCCAACATGGTGAAACCCCGTCTCTACT AAAAATACAAAAATTAGCCAGTCGTGGTGGCGCGTACCTGTAAATCCCAGCTACCCGGGAGACTGAGGAA GGAGAATCGCTGGAACCCAGGAGATGGAGGCTGCAGTGAGCCGAGATCGAGTCACTGCACTCCAGCCTGG GCGACAGAGCGAGACTCCATCTCAAAAGAAAAAAGAAAAAGAAAAAGAAATACACACTAACATCAAGGAA AAGAGCTTTCACTTAATAACAGAAGATCTAAGTTTGTGCGCTACTTCTGTTTGTTAAATATCCTTCCTTA AGCATCACACTTTTCTCACCTGCAAAACACCATCCCAAACTTACAGAGGTCTCTTTTGATCCATACAAAT TATGTGTATGAGAGATCTAACTGTAAATTATTATACAAATGACATTATAATATTAAATACTTAGGAGTTT GCCAAAATAAAGAATGGAGTTCGTTTTCTTAAGGTACCGTACACATTAACTACAGTTATAACAAACTACG GAATAAGCGGTAGTGGTGTAAACGGTGTTCCTTAAAGGAAGGTAATGTTTTTTGCCCTGTTCCGTCAAGT CTTAAACGCTTGACATTTTAAAATAGTTTTAAACCCTTTCCGGAATTAGAAGTGGTATTTCGGACCGTGA AGTAACCGATCAGCCATAAGTGTCCCATCTTTAAGGCCTGCTCTTTTACCCGTCTTGCAGAAGTTCTTCC GAGAGTGGGCCCGAGACAGCCTCCCGCCCGAACTAAACTCTCCGCAGCGCTTCCGGCCCTTGGCCCCGAA GTCTAGAACCCTGGGCCGGCCGCAAAGGAAGGTCTGCCGCGCATGCGCGCCCCGGCGCAGCCTATCCGGA GCGATCCATCTCGTTACGTCACCACCAGCCTAGCTCGGACGGCAAGCGGCGGGAGATTTTCAAAATGGGA GCCCAGAGGCACCGCCCAGGCCTCGGAAGGTGTCAGGGAGAACTTTCCGTG
EPDnew 實驗支持 promoter／TSS · 1 筆
| EPDnew ID | TSS（1-based） | 股向 | 來源顯示區間 |
|---|---|---|---|
| PLK4_1 ↗ | 4:127,880,893 | 正股 | 127,880,844–127,880,903 |
EPDnew human v006 · UCSC hg38，GRCh38/hg38，透過 UCSC 取得。TSS 具有 CAGE／RAMPAGE 等實驗資料支持；任意擷取的上下游區間仍需另行判讀調控功能，不能視為整段皆經功能驗證。
EPD 封存狀態 ↗ · UCSC 資料說明 ↗ · EPD team, SIB Swiss Institute of Bioinformatics; UCSC Genome Browser · CC BY 4.0
查看已取得的調控／motif 註解
ENSR4_85QHSL · enhancer · 127876441–127876647 · regulatory
ENSR4_BXD87 · enhancer · 127880112–127880755 · regulatory
ENSR4_93TQGL · promoter · 127880756–127881242 · regulatory
ENSR4_53545KG · CTCF_binding_site · 127881596–127881617 · regulatory
· motif · 127877210–127877223 · motif
· motif · 127877210–127877223 · motif
· motif · 127880313–127880325 · motif
· motif · 127880322–127880334 · motif
· motif · 127880780–127880789 · motif
· motif · 127880840–127880851 · motif
· motif · 127880840–127880851 · motif
· motif · 127880883–127880896 · motif
· motif · 127880883–127880896 · motif
· motif · 127881133–127881143 · motif
· motif · 127881189–127881199 · motif
· motif · 127881319–127881329 · motif
· motif · 127881330–127881340 · motif
· motif · 127881482–127881492 · motif
· motif · 127881485–127881493 · motif
· motif · 127881598–127881614 · motif
· motif · 127881687–127881696 · motif
· motif · 127881700–127881709 · motif
在 HCT 116 大腸直腸癌細胞中，PLK4 表現下調與異常中心粒相關；這些中心粒具有排列紊亂的圓筒狀微管及移位的附屬結構。來源亦指出 p53/TP53 會下調 PLK4。
蛋白質結構域與序列
參考蛋白質長度：970 aa
PLK4 蛋白質長 970 個胺基酸，屬於蛋白激酶超家族中的絲胺酸／蘇胺酸蛋白激酶家族及 CDC5/Polo 亞家族。其結構包含位於第 12–265 位的 Protein kinase 結構域、第 586–699 位的 Cryptic POLO box 1 (CPB1)、第 700–813 位的 Cryptic POLO box 2 (CPB2)，以及第 886–964 位的 POLO box。序列註解另標示三段無序區域，分別位於第 323–458、497–538 與 808–828 位。
蛋白質三維結構
細胞內定位
PLK4 與中心粒在整個細胞週期中保持關聯，也可作為 deuterosome 的組成成分；deuterosome 參與多纖毛細胞中新生中心粒的擴增。 雖有資料列出 cleavage furrow 為定位位置，另一項來源則指出 PLK4 不存在於 cleavage furrow。
深綠色圓點：來源記載的蛋白質定位；數量不表示含量。
未繪示構造：Cleavage furrow。這些構造未在通用細胞圖中標點，仍保留來源定位名稱。
動物細胞結構示意；器官大小與數量不按比例。點選細胞構造可查看定位註解。
交互作用與訊號網絡
拖曳節點後放開可帶動位置變化；點選夥伴查看證據。位置與連線長度不代表結合強度，圖中未推定夥伴彼此之間的關係。
更多交互作用夥伴 · 已取得 21 個夥伴
- AIRIMQ9NX04 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- ARR3P36575 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- BTRCQ9Y297 · UniProt INTERACTION · 4 experiments
- CCDC85CA6NKD9 · UniProt INTERACTION · 2 experiments
- CEP152O94986 · UniProt INTERACTION · 7 experiments · 2 筆來源紀錄
- CEP192Q8TEP8 · UniProt INTERACTION · 2 experiments · 2 筆來源紀錄
- DNAJB13P59910 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- ECT2Q9H8V3 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- ELOAQ14241 · UniProt INTERACTION · 6 experiments
- GAS8O95995 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- OSBPL3Q9H4L5 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- P4HBP07237 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- SFNP31947 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- SPAG5Q96R06 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- STILQ15468 · UniProt INTERACTION · 11 experiments
- TENT5BQ96A09 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- TFIP11Q9UBB9 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- TRIM54Q9BYV2 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- YWHAEP62258 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
- YWHAHQ04917 · UniProt INTERACTION · 2 experiments
- ZBTB39O15060 · UniProt INTERACTION · 3 experiments
PLK4 被描述為同源二聚體，但此資訊是依相似性推定。它可經由 N 端與 CEP152 交互作用，並與 CEP78、CEP131 及 CEP85 交互作用；CEP78 的交互作用可能有助於 PLK4 正確定位至中心粒及 PLK4 誘發的中心粒過度複製，CEP85 的交互作用則可能與細胞遷移及中心粒組裝有關。PLK4 也可同時與 TENT5C 及 CEP192 交互作用；它與 TENT5C 的交互作用會促使 TENT5C 被招募至中心體。
疾病與遺傳關聯
PLK4 基因變異與常染色體隱性遺傳的 Microcephaly and chorioretinopathy, autosomal recessive, 2（MCCRP2）相關。此疾病為嚴重病症，特徵包括小頭症、精神動作發展遲緩、生長遲滯並伴隨侏儒症，以及眼部異常；來源指出致病原因是影響該基因的變異。
Contextual Functional Evidence Matrix
矩陣以「功能主張」為列，以細胞情境、干預條件、量測結果與證據來源為欄，方便比較同一功能在不同條件下的支持情形。只有含情境與實驗資訊的紀錄會列入矩陣；一般功能註解另列於下方。
功能註解總覽 · 7 筆
| 功能面向 | 功能敘述 | 證據類型 | 可查核來源 |
|---|---|---|---|
| 功能 | PLK4 是絲胺酸／蘇胺酸蛋白激酶，參與中心粒複製，能啟動親代中心粒表面的前中心粒形成並招募多種生成蛋白。過量表現時可在 S 期造成中心體擴增；它也調控 SASS6 泛素化、STIL 招募、deuterosome 介導的擴增、滋養層分化及中心粒衛星完整性，並磷酸化 CDC25C 與 CHEK2。其與腫瘤形成的關聯僅被提出為可能性。 | 含實驗來源 | 證據與來源Serine/threonine-protein kinase that plays a central role in centriole duplication. Able to trigger procentriole formation on the surface of the parental centriole cylinder, leading to the recruitment of centriole biogenesis proteins such as SASS6, CPAP, CCP110, CEP135 and gamma-tubulin. When overexpressed, it is able to induce centrosome amplification through the simultaneous generation of multiple procentrioles adjoining each parental centriole during S phase. Phosphorylates 'Ser-151' of FBXW5 during the G1/S transition, leading to inhibit FBXW5 ability to ubiquitinate SASS6. Its central role in centriole replication suggests a possible role in tumorigenesis, centrosome aberrations being frequently observed in tumors. Also involved in deuterosome-mediated centriole amplification in multiciliated that can generate more than 100 centrioles. Also involved in trophoblast differentiation by phosphorylating HAND1, leading to disrupt the interaction between HAND1 and MDFIC and activate HAND1. Phosphorylates CDC25C and CHEK2. Required for the recruitment of STIL to the centriole and for STIL-mediated centriole amplification. Phosphorylates CEP131 at 'Ser-78' and PCM1 at 'Ser-372' which is essential for proper organization and integrity of centriolar satellites PMID 16244668 ↗ · PMID 16326102 ↗ · PMID 17681131 ↗ · PMID 18239451 ↗ · PMID 19164942 ↗ · PMID 21725316 ↗ · PMID 22020124 ↗ · PMID 27796307 ↗ · PMID 30804208 ↗ |
| 分子活性 | L-seryl-[protein] + ATP = O-phospho-L-seryl-[protein] + ADP + H(+) | 含實驗來源 | 證據與來源L-seryl-[protein] + ATP = O-phospho-L-seryl-[protein] + ADP + H(+) PMID 16244668 ↗ · PMID 18239451 ↗ · PMID 19164942 ↗ |
| 分子活性 | L-threonyl-[protein] + ATP = O-phospho-L-threonyl-[protein] + ADP + H(+) | 含實驗來源 | 證據與來源L-threonyl-[protein] + ATP = O-phospho-L-threonyl-[protein] + ADP + H(+) PMID 16244668 ↗ · PMID 18239451 ↗ · PMID 19164942 ↗ |
| 交互作用 | PLK4 被描述為同源二聚體，此判斷依相似性而來。它與 CEP152、CEP78、CEP131、TENT5C、CEP192 及 CEP85 交互作用；CEP78 的作用可能關乎 PLK4 定位至中心粒及其誘發的中心粒過度複製，CEP85 的作用可能與細胞遷移及中心粒組裝有關。PLK4 與 TENT5C 的交互作用會促使 TENT5C 被招募至中心體。 | 含實驗來源 | 證據與來源Homodimer (By similarity). Interacts with CEP152 (via N-terminus). Interacts with CEP78; this interaction may be important for proper PLK4 localization to the centriole and PLK4-induced overduplication of centrioles. Interacts with CEP131. Interacts simultaneously with TENT5C and CEP192. Interacts with TENT5C; this interaction leads to the TENT5C recruitment in the centrosome. Interacts with CEP85; this interaction may be important in cell migration and centriole assembly PMID 20852615 ↗ · PMID 21059844 ↗ · PMID 27246242 ↗ · PMID 30804208 ↗ · PMID 32107292 ↗ · PMID 32433990 ↗ |
| 細胞定位 | PLK4 與中心粒在整個細胞週期中保持關聯，也位於參與多纖毛細胞新生中心粒擴增的 deuterosome。定位資料包含 cleavage furrow，但另有來源指出 PLK4 不在 cleavage furrow，兩項描述應一併保留。 | 含實驗來源 | 證據與來源Cytoplasm, cytoskeleton, microtubule organizing center, centrosome, centriole; Nucleus, nucleolus; Cleavage furrow; Cytoplasm, cytoskeleton, microtubule organizing center, centrosome; Component of the deuterosome, a structure that promotes de novo centriole amplification in multiciliated cells that can generate more than 100 centrioles. Associates with centrioles throughout the cell cycle. According to, it is not present at cleavage furrows PMID 22020124 ↗ · PMID 27246242 ↗ · PMID 27796307 ↗ · PMID 30804208 ↗ · PMID 32433990 ↗ |
| 調控 | 在 HCT 116 大腸直腸癌細胞中，PLK4 下調與異常中心粒相關，異常包括圓筒狀微管排列紊亂及附屬結構移位。來源另指出 p53/TP53 會下調 PLK4。 | 含實驗來源 | 證據與來源Down-regulated in HCT 116 colorectal cancer cells, leading to aberrant centrioles composed of disorganized cylindrical microtubules and displaced appendages. Down-regulated by p53/TP53 PMID 15967108 ↗ · PMID 19454482 ↗ |
| 疾病關聯 | 影響 PLK4 基因的變異會造成常染色體隱性遺傳的 Microcephaly and chorioretinopathy, autosomal recessive, 2（MCCRP2）。此嚴重疾病的特徵包括小頭症、精神動作發展遲緩、生長遲滯並伴隨侏儒症，以及眼部異常。 | 含實驗來源 | 證據與來源Microcephaly and chorioretinopathy, autosomal recessive, 2 MCCRP2 A severe disorder characterized by microcephaly, delayed psychomotor development, growth retardation with dwarfism, and ocular abnormalities. The disease is caused by variants affecting the gene represented in this entry MIM: 616171 PMID 25344692 ↗ |
核酸與蛋白質序列
ACCACCAGCCTAGCTCGGACGGCAAGCGGCGGGAGATTTT40CAAAATGGGAGCCCAGAGGCACCGCCCAGGCCTCGGAAGG80TGTCAGGGAGAACTTTCCGTGGTTTCAGCGTCGTCGCCTG120GAGCGGCGGTTTAGAGAGCCGAGCCTGATGGGCGCCAAGG160CCGGCTGGCTGCTTGGAGCGCTGCCTCGAAGGGACTGCGT200GAAGGAAGCTAATCCGGAGAACCCAGGCCAGAGCCTGGAA240ATATGGCGACCTGCATCGGGGAGAAGATCGAGGATTTTAA280AGTTGGAAATCTGCTTGGTAAAGGATCATTTGCTGGTGTC320TACAGAGCTGAGTCCATTCACACTGGTTTGGAAGTTGCAA360TCAAAATGATAGATAAGAAAGCCATGTACAAAGCAGGAAT400GGTACAGAGAGTCCAAAATGAGGTGAAAATACATTGCCAA440TTGAAACATCCTTCTATCTTGGAGCTTTATAACTATTTTG480AAGATAGCAATTATGTGTATCTGGTATTAGAAATGTGCCA520TAATGGAGAAATGAACAGGTATCTAAAGAATAGAGTGAAA560CCCTTCTCAGAAAATGAAGCTCGACACTTCATGCACCAGA600TCATCACAGGGATGTTGTATCTTCATTCTCATGGTATACT640ACACCGGGACCTCACACTTTCTAACCTCCTACTGACTCGT680AATATGAACATCAAGATTGCTGATTTTGGGCTGGCAACTC720AACTGAAAATGCCACATGAAAAGCACTATACATTATGTGG760AACTCCTAACTACATTTCACCAGAAATTGCCACTCGAAGT800GCACATGGCCTTGAATCTGATGTTTGGTCCCTGGGCTGTA840TGTTTTATACATTACTTATCGGGAGACCACCCTTCGACAC880TGACACAGTCAAGAACACATTAAATAAAGTAGTATTGGCA920GATTATGAAATGCCATCTTTTTTGTCAATAGAGGCCAAGG960cDNA 使用 DNA 字母 T；mRNA 模式改以 U 顯示。轉錄本保留已註解的非編碼區，未另外加入 poly(A) 尾；非編碼 RNA 的參考轉錄本也可能仍需後續加工。數字為所選序列的 1-based 位置。長序列以黃色捲軸瀏覽，可複製或下載完整轉錄本與蛋白質；基因組 DNA 隨捲動取得所需範圍。