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食管鳞癌是原发于食管上皮组织的恶性肿瘤。长久以来,我国食管癌的发病率和死亡率位列世界首位。改善食管鳞癌发病率高和治愈率低的现状,需要全面而深入地探究食管鳞癌发生发展的调控机制。研究表明,SOX2异常表达促进多种肿瘤发生发展。在食管鳞癌中SOX2呈现蛋白水平的高表达和基因水平的异常扩增,但在SOX2高表达的肿瘤样本中,其基因水平的扩增只占少部分,提示我们导致肿瘤中SOX2高表达的机制仍有待研究。因此,本论文主要致力于探究SOX2的蛋白翻译后修饰对其蛋白稳定性的调控,并为精准靶向SOX2高表达的肿瘤治疗提供有力的理论依据。在食管鳞癌细胞中,我们发现SOX2的高表达广泛地受到蛋白稳定性的调控。我们实验室前期工作发现在胚胎干细胞中AKT激酶对SOX2蛋白稳定性具有重要的促进作用。基于AKT激酶通路在肿瘤细胞中广泛激活,我们在多株食管癌细胞系中研究了AKT是否通过调控SOX2蛋白稳定性促进其在食管癌中的高表达。我们证明了AKT是促进SOX2在食管癌细胞中高表达的重要驱动因子,并阐明了AKT在食管癌细胞中促进SOX2蛋白稳定性的分子机制。我们发现AKT通过磷酸化SOX2的T116抑制SOX2的蛋白酶体降解,进一步研究发现AKT是通过抑制泛素连接酶UBR5介导的蛋白酶体降解来促进SOX2蛋白稳定性,并发现UBR5通过催化SOX2的K115泛素化促进其发生蛋白酶体通路介导的降解。此外,我们发现AKT抑制剂能够显著下调SOX2的蛋白水平,并抑制肿瘤细胞的生长和肿瘤干细胞的形成。综上,我们的研究揭示了AKT通过拮抗UBR5促进SOX2在食管癌高表达的新机制,并为通过靶向AKT治疗SOX2高表达的食管癌提供理论依据。在上述工作的基础上,为了深入探究SOX2高表达的分子机制,我们利用激酶抑制剂库在细胞水平上较系统地筛选调控SOX2蛋白水平的其它信号通路。我们发现GSK3β激酶抑制剂能显著下调食管癌细胞中SOX2水平,并且发现GSK3β激酶抑制剂通过下调SOX2蛋白稳定性下调SOX2蛋白水平。我们鉴定了GSK3β催化SOX2的磷酸化位点,发现GSK3β主要通过催化SOX2的251位丝氨酸的磷酸化来抑制SOX2蛋白酶体的降解。进一步的研究表明GSK3β主要通过抑制泛素连接酶复合体CRL4A与SOX2的相互作用,从而促进SOX2的蛋白稳定性。在生理状态下,此通路发挥着维持SOX2在食管基底层干细胞中高表达的重要作用。在病理样本中,GSK3β呈现异常高表达并与SOX2的蛋白水平存在正相关性。我们还通过小鼠荷瘤实验证明GSK3β的抑制剂能够有效的抑制SOX2高表达的食管鳞癌细胞的生长。综上,我们提出了GSK3β-SOX2通路是促进SOX2在生理和病理条件下高表达的新机制,此机制的阐释将有助于为食管鳞癌的精准治疗提供新的指导方案。