SWH信號(hào)通路抑癌機(jī)制的研究進(jìn)展

梁江紅(綜述)，劉永珍(審校)

(湖北省醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院婦產(chǎn)科，湖北十堰442000)

人體組織器官的大小是受細(xì)胞生長、增殖及凋亡來調(diào)控的。許多信號(hào)通路控制著這些細(xì)胞過程，包括Salvador-Warts-Hippo(SWH)信號(hào)通路。在人類癌組織、癌細(xì)胞株及小鼠模型中的研究表明，SWH的人類同源通路遭到破壞與腫瘤的發(fā)生相關(guān)［1］。在果蠅中，SWH信號(hào)通路最重要的一個(gè)功能是調(diào)控成蟲盤的大小，當(dāng)SWH失活時(shí)，成蟲盤的體積會(huì)異常增大，這是由于過量的細(xì)胞增殖、細(xì)胞生長的加速及細(xì)胞凋亡的缺陷造成的。目前，已經(jīng)有數(shù)個(gè)基因被鑒定為此信號(hào)通路的組成成分，并根據(jù)果蠅的不同顯型分成兩組［1，2］。SWH 的核心成分 salvador(Sav)、warts(Wts)、hippo(Hpo)和 yorkie(Yki)，用于控制細(xì)胞生長、增殖及凋亡。信號(hào)通路的其他成分mob as tumour suppressor(Mats)、expanded(Ex)、fat(Ft)、merlin(Mer)、RAS相關(guān)區(qū)域家族(ras association family，dRASSF)、discs overgrown(Doc)和 dachs(Ds)等，通過不同的機(jī)制對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1 SWH通路上游調(diào)節(jié)機(jī)制

目前，SWH通路的上游調(diào)節(jié)機(jī)制研究取得了一定的進(jìn)展［3］。被確定的上游調(diào)節(jié)因子包含F(xiàn)ERM結(jié)構(gòu)域的蛋白Ex和Mer，以及能夠激活Hpo的原鈣黏蛋白Ft。Ft是聯(lián)系細(xì)胞外環(huán)境的信號(hào)與信號(hào)受體，Ex和Mer屬于帶4.1蛋白家族，能夠傳遞細(xì)胞表面受體接受的信號(hào)。Ft通過Ex對(duì)SWH通路進(jìn)行調(diào)節(jié)。Ex主要調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖，而Mer主要調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，提示Ex和Mer同時(shí)在不同方面對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)。在Ft突變細(xì)胞中，Ex不能正確的定位在細(xì)胞膜附近，表明Ex的細(xì)胞定位對(duì)激活信號(hào)通路具有重要作用。但目前，對(duì)Ex信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制仍不明確。研究還發(fā)現(xiàn)［4］，Ex 能夠不依賴Hpo直接與Yki結(jié)合，將Yki限制在細(xì)胞質(zhì)中，F(xiàn)t不依賴于Ex和Hpo，通過抑制一種非傳統(tǒng)的肌球蛋白Ds而對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，Ds能與Wts結(jié)合促進(jìn)其降解。最重要的是 Ft的激活機(jī)制，Ds和 Fj(fourjointed，F(xiàn)j)能夠影響Ft的活性，Ds突變表現(xiàn)出輕度的細(xì)胞過度生長，表明其可能是Ft激活Hpo通路的正調(diào)控因子，Ds可能通過募集Ft，使其局部濃度增加而被另一種調(diào)節(jié)因子Doc激酶磷酸化。

2 SWH通路的下游作用機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn)Yki是Wts磷酸化的靶點(diǎn)，這是該領(lǐng)域的一大突破，因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)錄控制作為SWH信號(hào)通路輸出信息的方式［5］。Yki是一種非DNA結(jié)合的輔助轉(zhuǎn)錄因子，迄今為止，發(fā)現(xiàn)其只與轉(zhuǎn)錄因子Sd(scalloped，Sd)結(jié)合，Sd能促進(jìn)Yki進(jìn)入細(xì)胞核，使Yki/Sd復(fù)合物與DNA結(jié)合。Yki的磷酸化使其不能在細(xì)胞核定位［6］。過表達(dá)的 Yki、Sav與Wts、Hpo功能缺失的表型非常相似，但是Yki突變時(shí)卻有相反的效應(yīng)(Yki突變的克隆不能存活)。Yki被Wts磷酸化后，其激活基因轉(zhuǎn)錄的能力下降。

果蠅凋亡抑制蛋白(drosophila inhibitor-of-apoptosis protein，DIAP1)和 cycE是Yki的下游基因。在Sav、Wts、Hpo和其他通路成員突變的克隆中，DIAP1和cycE的mRNA表達(dá)升高。DIAP1的過表達(dá)可能具有抑制凋亡的作用，而cycE的表達(dá)升高則具有調(diào)節(jié)異位增殖的作用。在所有Yki過表達(dá)的克隆中，DIAP1的表達(dá)都上調(diào)，而cycE只在果蠅眼組織中表達(dá)上調(diào)，說明DIAP1更有可能是Yki的直接靶基因，而cycE的調(diào)節(jié)更復(fù)雜［7］。

Bantam(Ban)因?yàn)楸硇拖嗨贫徽J(rèn)為是SWH通路的組成成分。Ban最初被認(rèn)為是一種能夠誘導(dǎo)組織過度生長的基因，更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)Ban能夠編碼一種miRNA促進(jìn)生長和抑制凋亡，如在Ban失活的動(dòng)物中成蟲盤的發(fā)育變遲緩。迄今所知道的Ban的靶基因是凋亡蛋白抑制因子的抑制因子head involution defective(Hid)?；蚧プ鲗?shí)驗(yàn)表明Ban是Yki的下游靶點(diǎn)，Yki的表達(dá)足以刺激成蟲組織中Ban的表達(dá)［8］。Ban的缺失只能部分降低Yki過表達(dá)，說明Yki的其他靶點(diǎn)(如 DIAP1和cycE，或者其他)在調(diào)控組織大小上起更重要的作用。除了Hid，還存在其他Ban靶點(diǎn)，尤其是在Ban過表達(dá)的克隆中呈現(xiàn)高表達(dá)的靶點(diǎn)，但目前還沒有得到鑒定。目前還不清楚在脊椎動(dòng)物中是否同樣有Ban的存在。

3 SWH信號(hào)通路與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

所有目前知道的SWH信號(hào)通路的組成成分進(jìn)化上都非常保守。一些組分的同源物基因，如Sav、Wts、Mats、Mer、Yki和 dRASSF，已經(jīng)參與了哺乳動(dòng)物腫瘤的發(fā)生［9］。SWH不僅參與細(xì)胞生長及增殖的調(diào)控，也誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，因此推測(cè)SWH信號(hào)通路的失活可能對(duì)腫瘤發(fā)生有一定的影響。

目前有關(guān)SWH信號(hào)通路下調(diào)與腫瘤關(guān)系的證據(jù)是因?yàn)镹F2被證明是一個(gè)“善意”的抑癌基因。NF2在家族性神經(jīng)纖維瘤病綜合征2型中發(fā)生突變，導(dǎo)致了中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生。NF2突變?cè)谏窠?jīng)系統(tǒng)散發(fā)性腫瘤及其他類型腫瘤(如惡性間皮瘤)中也有發(fā)現(xiàn)。神經(jīng)纖維瘤病2型的患者通常攜帶一種種系的NF2突變，野生型NF2等位基因剔除或者外在性沉默，這種突變會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生［10］。目前研究發(fā)現(xiàn)，除NF2以外的其他位點(diǎn)也參與了神經(jīng)纖維瘤2型的發(fā)生，包括位于22號(hào)染色體的基因，這個(gè)位點(diǎn)靠近NF2但獨(dú)立于它。有趣的是，Doc、酪蛋白激酶1ε的人類同源物位于染色體22q13.1(NF2位于22q12.2)［11］。

一些SWH信號(hào)通路的下游調(diào)控基因也參與腫瘤的發(fā)生，包括 Sav、Mat和 Wts。Sav1(也稱為WW45)基因在兩種腎癌細(xì)胞株缺失，MOBK1B(也稱為MATS1)在來源于人類惡性黑素瘤的細(xì)胞株及小鼠乳腺腫瘤中表達(dá)缺失［12］。有關(guān)Wts激酶的同源物基因LATS1和LATS2在小鼠和人類中的腫瘤作用都有報(bào)道。小鼠組織缺乏LAST1會(huì)導(dǎo)致卵巢腫瘤及軟組織肉瘤的發(fā)生。而且，甲基化依賴的 LATS1和LATS2基因沉默與人類乳腺癌的高度惡性類型有關(guān)。LATS2目前報(bào)道是p53的轉(zhuǎn)錄靶基因，并且受兩個(gè) miRNA(miR-372和 miR-373)的調(diào)控。這些miRNAs在睪丸腫瘤細(xì)胞株及癌組織中表達(dá)升高。因此，通過一些機(jī)制將LAST2下調(diào)有可能會(huì)促進(jìn)腫瘤的形成。

最近的兩篇報(bào)道顯示，SWH信號(hào)通路在哺乳動(dòng)物腫瘤形成中的重要地位［13］。兩個(gè)獨(dú)立的在小鼠模型上對(duì)基因復(fù)制數(shù)量變化觀察的研究表明，小鼠基因組位于9qA1的位點(diǎn)包括Yki、轉(zhuǎn)錄因子輔助因子(yes-associated protein，Yap)的同源基因都存在擴(kuò)展現(xiàn)象。Yap和Birc2(也被稱為cIAP1，是SWH信號(hào)通路的靶基因DIAP1的同源物)在小鼠肝癌模型中有基因擴(kuò)增。而且，這兩個(gè)基因相互協(xié)調(diào)共同促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。Yap基因擴(kuò)增在小鼠乳腺癌模型中也被觀察到。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)［14］，在人類乳腺上皮細(xì)胞中，Yap擁有一些致癌特性，如能夠提供生長因子并促進(jìn)不依賴貼壁的生長，促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，抑制凋亡。小鼠染色體的9qA1位點(diǎn)與人類染色體的11q22位點(diǎn)是同源的，這個(gè)基因組位點(diǎn)在許多不同的人類腫瘤中都存在擴(kuò)增現(xiàn)象［15］，包括卵巢癌、肝癌、肺癌、胰腺癌和食管癌。相反地，在DNA損害的情況下，Yap能夠促進(jìn)p73依賴的細(xì)胞凋亡。表明Yap在某些情況下?lián)碛写俚蛲龅淖饔?，具有腫瘤抑制性。

RASSF家族的成員，尤其是RASSF1A，已經(jīng)被提出是一種抑癌基因［16］。在人類腫瘤中RASSF1A通過啟動(dòng)子甲基化機(jī)制通常是表達(dá)下降的。研究表明，RASSF1A和 RASSF5(也稱為 NORE1)是 Mst蛋白激酶的生化抑制劑，然而它一旦與細(xì)胞膜外來定位信號(hào)相結(jié)合就能促進(jìn)Mst蛋白激酶的活性。這種現(xiàn)象表明，RASSF蛋白是抑制Mst蛋白激酶基礎(chǔ)活性所必需的，同時(shí)在有外來刺激的情況下又能激活Mst蛋白激酶。一個(gè)潛在的刺激因素可能是激活的Ras，在體外培養(yǎng)細(xì)胞中，激活的 Ras通過鏈接到RASSF5的RA結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)其結(jié)構(gòu)改變，從而激活Mst蛋白激酶。然而，dRASSF的拮抗物并不能促進(jìn)SWH的活性，說明其具有一種很重要的致癌作用。dRASSF有可能具有生長抑制的作用，這個(gè)作用是獨(dú)立于調(diào)控SWH信號(hào)通路的作用，因?yàn)閐RASSF的缺失能夠促進(jìn)Hpo突變克隆的過度生長。實(shí)際上，Mst缺失和Ras連接到結(jié)構(gòu)域不會(huì)破壞RASSF5在抑制克隆形成方面的能力。這就提出一個(gè)問題:RASSF基因是在SWH信號(hào)通路受抑制或者失活時(shí)才具有抑癌基因作用，還是當(dāng)SWH信號(hào)通路過度激活時(shí)具有致癌的特性［17］。另一個(gè)可能就是RASSF家族中的各個(gè)成員對(duì)SWH信號(hào)通路具有不同的效應(yīng)。以上的證據(jù)表明，SWH信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生中的重要作用，這對(duì)理解此信號(hào)通路的調(diào)節(jié)機(jī)制非常重要。這個(gè)通路的保守性也表明對(duì)它的研究具有重要的臨床意義。

4 SWH信號(hào)通路在人類腫瘤組織中的研究進(jìn)展

4.1 SWH信號(hào)通路參與腫瘤發(fā)生的調(diào)控 為了確定SWH信號(hào)通路與腫瘤的關(guān)系，必須確定SWH信號(hào)通路的其他成員，除了NF2外，也具有抑癌基因或癌基因的特性，這要通過在不同的人類腫瘤中分析其基因表達(dá)水平或突變狀態(tài)與腫瘤的關(guān)系。一個(gè)相關(guān)的問題是Yki的人類同源物基因Yap在人類腫瘤中的重要性，11q22的基因擴(kuò)增是否會(huì)引起的Yap過度激活導(dǎo)致腫瘤發(fā)生?腫瘤基因中是否包含NF2基因突變?為了解決這些問題，必須明確Yap對(duì)NF2突變小鼠腫瘤的形成及NF2缺失不依賴接觸抑制的細(xì)胞增殖［4］。如果Yap促進(jìn)神經(jīng)纖維腺瘤2型的形成，并且存在11q22的擴(kuò)增，將會(huì)發(fā)展出一種針對(duì)這個(gè)靶點(diǎn)的非常有臨床價(jià)值的抗癌新藥。

4.2 SWH信號(hào)通路起作用的組織類型 目前還不清楚SWH在哪些組織及細(xì)胞類型中調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡。在果蠅中，這條通路限定于生長中的成蟲盤，如柱狀上皮，但是并不一定限定于生長中的組織，也存在于其他唾液腺和脂肪體。這就提出了一種可能性，即SWH信號(hào)通路只調(diào)節(jié)人體組織和細(xì)胞中的某些類型，這些類型與果蠅成蟲盤具有相似的生長、增殖及凋亡特性。在NF2缺失的小鼠中，各種類型的腫瘤都會(huì)發(fā)生，但是在人類，NF2缺失主要導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生。

4.3 Yki的人類同源物基因Yap Yki與其同源物Yap是轉(zhuǎn)錄共刺激蛋白，與轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同誘導(dǎo)靶基因的表達(dá)。關(guān)于與Yki協(xié)同調(diào)節(jié)SWH信號(hào)通路靶基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子目前還沒有描述，但是對(duì)Yap的研究表明，一些候選的轉(zhuǎn)錄因子是:轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)因子1～4、p73 和侏儒家族蛋白磷脂結(jié)合蛋白 2α［18］。因此，在果蠅中轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)因子同源物Sd是最有可能的候選轉(zhuǎn)錄因子。在果蠅和哺乳動(dòng)物中的研究表明，Yki和Yap與Sd和轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)因子蛋白是相互連接的伴侶。此外，Yap能夠強(qiáng)有力地促進(jìn)轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)因子的轉(zhuǎn)錄活性。因?yàn)镾d僅在果蠅的翅膀中具有生長調(diào)控作用，因此不難理解，Yki會(huì)結(jié)合其他的一些轉(zhuǎn)錄因子才能完成其誘導(dǎo)靶基因表達(dá)作用。

5 結(jié)語

盡管SWH信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞生長、增殖及凋亡控制作用的研究取得了一定進(jìn)展，但是關(guān)于信號(hào)通路的許多問題仍有待于進(jìn)一步研究。目前大量的研究工作是在果蠅中進(jìn)行的，這也強(qiáng)調(diào)了對(duì)模式生物開展研究的重要性。大量的工作還需要繼續(xù)，如SWH在哪些組織和細(xì)胞中發(fā)揮功能?通路中是否還有其他成分?是否作用于其他靶基因等問題。

［1］Harvey K，Tapon N.The Salvador-Warts-Hippo pathway-an emerging tumour-suppressor network［J］.Nature Reviews Cancer，2007，7(3):182-191.

［2］Zhang X，George J，Deb S，et al.The Hippo pathway transcriptional co-activator，YAP，is an ovarian cancer oncogene［J］.Oncogene，2011.［Epub ahead of print］

［3］Parsons LM，Grzeschik NA，Allott ML，et al.Lgl/aPKC and Crb regulate the Salvador/Warts/Hippo pathway［J］.Fly(Austin)，2010，4(4):288-293.

［4］Zhang X，Milton CC，Humbert PO，et al.Transcriptional output of the Salvador/warts/hippo pathway is controlled in distinct fashions in Drosophila melanogaster and mammalian cell lines［J］.Cancer Res，2009，69(15):6033-6041.

［5］Mikeladze-Dvali T，Wernet MF，Pistillo D，et al.The growth regulators warts/ats and melted interact in a bistable loop to specify opposite fates in Drosophila R8 photoreceptors［J］.Cell，2005，122(5):775-787.

［6］Lomas J，Bello MJ，Arjona D，et al.Genetic and epigenetic alteration of the NF2 gene in sporadic meningiomas［J］.Genes Chromosomes Cancer，2005，42(3):314-319.

［7］Agathanggelou A，Cooper WN，Latif F，et al.Role of the Ras-association domain family 1 tumor suppressor gene in human cancers［J］.Cancer Res，2005，65(9):3497-3508.

［8］Brodsky MH，Nordstrom W，Tsang G，et al.Drosophila p53 binds a damage response element at the reaper locus［J］.Cell，2000，101(1):103-113.

［9］Khokhlatchev A，Rabizadeh S，Xavier R，et al.Identification of a novel Ras-regulated proapoptotic pathway［J］.Curr Biol，2002，12(4):253-265.

［10］Polesello C，Huelsmann S，Brown NH，et al.The Drosophila RASSF homologue antagnosis the Hippo pathway［J］.Curr Biol，2006，16(24):2459-2465.

［11］Aoyama Y，Avruch J，Zhang XF.Nore1 inhibits tumor cell growth independent of Ras or the MST1/2 kinases［J］.Oncogene，2004，23(19):3426-3433.

［12］Hariharan IK，Bilder D.Regulation of imaginal disc growth by tumor-suppressor genes in Drosophila［J］.Annu Rev Genet，2006，40:335-361.

［13］Nolo R，Morrison CM，Tao C，et al.The bantam microRNA is a target of the Hippo tumor-suppressor pathway［J］.Curr Biol，2006，16(19):1895-1904.

［14］Hermsen M，Alonso Guervós M，Meijer G，et al.Chromosomal changes in relation to clinical outcome in larynx and pharynx squamous cell carcinoma［J］.Cell Oncol，2005，27(3):191-198.

［15］Takahashi Y，Miyoshi Y，Takahata C，et al.Down-regulation of LATS1 and LATS2 mRNA expression by promoter hypermethylation and its association with biologically aggressive phenotype in human breast cancers［J］.Clin Cancer Res，2005，11(4):1380-1385.

［16］Lai ZC，Wei X，Shimizu T，et al.Control of cell proliferation and apoptosis by mob as tumor suppressor，mats［J］.Cell，2005，120(5):675-685.

［17］Bennett FC，Harvey KF.Fat Cadherin Modulates Organ Size in Drosophila via the Salvador/Warts/Hippo Signaling Pathway［J］.Curr Biol，2006，16(21):2101-2110.

［18］Willecke M，Hamaratoglu F，Kango-Singh M，et al.The fat cadherin acts through the hippo tumor-suppressor pathway to regulate tissue size［J］.Curr Biol，2006，16(21):2090-2100.