YAP調節(jié)細胞增殖和凋亡作用機制的研究進展

齊夢迭(綜述)，王學敏(審校)

(1.蘇州大學研究生部，江蘇 蘇州 215006； 2.上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院麻醉科/ICU，上海 200233)

YAP調節(jié)細胞增殖和凋亡作用機制的研究進展

齊夢迭1△(綜述)，王學敏2※(審校)

(1.蘇州大學研究生部，江蘇 蘇州 215006； 2.上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院麻醉科/ICU，上海 200233)

Hippo信號通路從果蠅屬到哺乳動物高度保守，在維持組織器官大小中起著重要作用，并參與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展。Hippo信號通路包含多種癌基因和抑癌基因，該通路的異?？蓪е录毎鲋澈偷蛲鍪Ш?，組織器官過度增生甚至癌變[1]。Yes相關蛋白(Yes-associated protein，YAP)作為Hippo信號通路下游關鍵的效應因子，通過磷酸化形式調節(jié)細胞核內外的信號傳遞；作為轉錄共激活因子調節(jié)靶蛋白轉錄因子的活性，最終轉錄因子對靶基因的調控決定YAP的生物學作用[2]。為了更清楚地了解哺乳動物Hippo-YAP信號通路，現對該信號通路作用機制及涉及的其他信號通路的相關研究進展予以綜述。

1哺乳動物Hippo-YAP信號通路

哺乳動物Hippo信號通路主要由3部分組成：多重上游信號分子(包括Fat、Dchs1/2、FRMD6、NF2和KIBRA等)、核心激酶級聯反應鏈(包括Mstl/2、Sav1/WW45、Latsl/2、Mob1和YAP)和下游調節(jié)因子(包括TEAD1/4、Wbp-2、p73、RASSF和Ajuba等)[1]。人類YAP基因位于染色體11q22擴增區(qū)，編碼65 000蛋白；哺乳動物能合成兩種多肽鏈YAP1和YAP2，兩者均參與Hippo信號通路；YAP1含有1個WW結構域，YAP2含有2個WW結構域，特異性地識別和結合PPXY基序[3]。YAP通過核心激酶級聯反應被磷酸化，磷酸化的YAP繼而與14-3-3蛋白偶聯被阻斷在細胞質中，被泛素依賴的蛋白酶體降解[4]。去磷酸化形式的YAP定位在核內，通過WW結構域與轉錄因子TEAD家族(TEA domain family)、p73、SMAD家族(BMP通路)、IAP家族(Bric2、Bric5)、ErbB4胞質結合域和PEBP2α等結合，參與細胞增殖和凋亡的調節(jié)[5-6]。

2YAP在哺乳動物細胞中的矛盾作用

2.1YAP促進細胞增殖、抑制凋亡研究發(fā)現，YAP在多種實體腫瘤組織和腫瘤細胞株中定位于細胞核并過表達(如非小細胞肺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌、卵巢癌、前列腺癌等)，其與腫瘤的臨床分期、轉移、放化療敏感性及預后相關[7-9]。YAP過表達促進了正常組織的生長，甚至導致癌變[10]，提示YAP可能作為一種重要的癌基因在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。哺乳動物TEAD轉錄因子普遍表達，作為YAP在細胞核內的主要目標，對YAP介導的腫瘤細胞過度增殖和上皮間質轉化起著關鍵作用[11]。YAP與TEAD轉錄因子結合后，促進下游靶基因如Cyclin E、β聯蛋白(β-catenin)、AXL (AXL receptor tyrosine kinase)、結締組織生長因子(Connective tissue growth factor，CTGF)和(Cysteine-rich,angiogenic inducer 61，Cyr61)等的轉錄，參與細胞增殖、黏附和遷移[12-13]。所以，有報道指出，基因或者藥物干擾YAP-TEAD復合體的形成，可以中斷YAP介導的細胞增殖效應，YAP-TEAD有望成為抑制腫瘤生長的新靶點[14]。

2.2YAP促進細胞凋亡、抑制增殖乳腺癌組織中YAP陽性率顯著低于正常乳腺組織，剔除YAP乳腺癌細胞表現出更強浸潤力及轉移能力；動物模型中，剔除該基因的裸鼠乳腺癌發(fā)生早且生長迅速[15-16]，提示YAP在乳腺癌中可能作為一種抑癌基因。研究發(fā)現，p73作為YAP下游的目標轉錄因子，基因毒性應激DNA損傷時，活化的YAP入核后，YAP蛋白的WW結構域與p73蛋白的PPXY基序結合，調節(jié)p73轉錄活性，增加下游促凋亡蛋白(如Bax和Puma)的轉錄[17-18]；而且利用干擾小RNA技術沉默YAP基因的表達后，降低p73介導的細胞凋亡[19]。另外，核內YAP與ItchE3泛素連接酶競爭結合到p73的PPXY基序，使p73逃脫ItchE3介導的泛素化降解，增加p73蛋白的穩(wěn)定性[20]。可見，YAP通過增加p73活性和抑制其降解兩條途徑促進p73介導的細胞凋亡。因此，一些學者提出，YAP作為癌基因或抑癌基因與具體的內環(huán)境及腫瘤本身有關；YAP促增殖和促凋亡的雙重作用可能是對不同的轉錄因子選擇性調節(jié)的結果，主要受TEAD和p73的調節(jié)[21]。YAP是否以及多大程度上與TEAD、p73或者其他轉錄因子結合，似乎與上游信號及激酶有關。

3YAP多重作用機制所涉及的信號通路

雖然Hippo-YAP途徑中關鍵成分及作用日趨明確，但是調節(jié)Hippo途徑的上游信號及YAP下游的效應因子及具體的作用機制尚不清楚。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(the mammalian target of rapamycin，mTOR)、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3 kinase / protein kinase B，PI3K/Akt)和Wnt /β聯蛋白(Wnt/β-catenin)等信號通路，在調控細胞的增殖和凋亡中扮演著重要的角色[22-24]。諸多研究證明Hippo信號通路與以上通路及蛋白之間存在多重而復雜的相互作用，共同調控機體復雜的細胞生物學行為。

3.1YAP與mTOR信號通路在哺乳動物細胞mTOR通路可以感受生長因子和營養(yǎng)水平，通過磷酸化兩種效應因子調節(jié)細胞分裂和增殖，mTOR在很多腫瘤細胞中表達上調[22]。有研究發(fā)現，在果蠅屬生長因子信號影響Hippo通路，過表達Yki增加了mTOR底物的磷酸化，表明Hippo通路和mTOR途徑之間存在著潛在的聯系[25]。在哺乳動物細胞，mTOR和Hippo-YAP是調節(jié)細胞生長的兩條關鍵信號轉導通路，YAP通過miR-29(micro RNA-29)和PTEN(phosphatase and tensin homologue)來調節(jié)與mTOR通路之間的 “串話”(cross-talk)[26]。剔除Mst1/2-/-或者Lats1/2-/-小鼠，YAP活性增加，從而使PTEN的表達明顯降低，mTOR底物磷酸化水平增加[27]，更強調了通過YAP對PTEN的調節(jié)在Hippo與mTOR之間交叉的重要性。

3.2YAP與PI3K/Akt、胰島素樣生長因子/蛋白激酶B(insulin-like growth factor/protein kinase B，IGF/Akt)信號通路PI3K/Akt和IGF/Akt信號通路在細胞物質代謝、細胞周期調控、細胞增殖和凋亡中發(fā)揮重要作用。以上兩條途中蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)都扮演著重要角色，且參與YAP的促凋亡和促增殖作用[19,28]。最初有研究認為，DNA損傷時Akt在Ser127位點磷酸化YAP，從而抑制YAP入核與p73結合，抑制Aβ25-35誘導的神經元凋亡過程[19]。然而，在肝癌細胞系通過IGF/Akt途徑活化YAP促進細胞增殖，Akt抑制劑也抑制YAP活性及下游靶基因CTGF的表達，抑制細胞增殖，誘導細胞凋亡[25,29]?？赡苁怯捎赮AP對細胞增殖和凋亡的雙重影響，所以在不同的細胞及內環(huán)境下，Akt對YAP的調節(jié)會產生不同的結果。在果蠅屬YAP同源蛋白Yki正向調節(jié)了Akt的表達及活性，活化Hippo途徑降低Akt的表達[23]。另外，在髓母細胞瘤中發(fā)現癌基因YAP通過誘導IGF的表達及Akt的活化增加細胞的放射抵抗，促進放療后腫瘤細胞的生長[28]；增加心肌梗死后心肌細胞的再生[30]。Akt與YAP之間是否存在一種正反饋機制，活化的YAP可以通過Akt調節(jié)細胞的生長等問題還需進一步探討。

3.3YAP與Wnt/β-catenin信號通路Wnt信號通路是一個復雜的蛋白質作用網絡，該信號途徑中β-catenin是一種多功能蛋白，定位于胞質時被Axin/APC/ GSK3β復合物降解，而Dvl則可抑制降解復合物的活性；β-catenin入核后作為T細胞因子/淋巴細胞增強因子(T cell factor/ lymphoid enhancing factor，TCF/LEF)的轉錄共刺激因子調節(jié)靶基因的表達[24]。研究證明，YAP抑制Wnt/β-catenin通路活性有賴于Hippo信號通路對YAP的磷酸化及胞質定位[31]。過表達YAP抑制結直腸癌細胞的生長，YAP低表達的結直腸癌患者臨床預后差，主要是因為表達在胞質中的YAP限制Dvl及β-catenin入核，從而抑制Wnt通路[32-33]。相反，核內的YAP通過與β-catenin結合并活化其下游靶基因的轉錄，促進心肌細胞和結腸癌細胞的增殖[33-34]。然而，YAP/β-catenin之間似乎也存在一種正反饋機制。Wnt信號可以促進YAP/TAZ(Transcriptional co-activator with PDZ-binding motif)的表達；β-catenin/TCF4復合物在YAP基因的第1個內含子位置與DNA增強子結合，調節(jié)YAP的表達，使用小發(fā)卡RNA降低β-catenin的表達；同時也降低YAP 信使RNA及蛋白水平的表達[35-36]。因此，YAP對Wnt/β-catenin信號通路的調節(jié)具有多樣性，同時YAP與β-catenin之間存在相互調節(jié)。

3.4其他信號通路轉化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)通過胞內信號分子SMADs蛋白轉導信號，具有抑制生長、促進細胞分化等多種作用。YAP作為轉錄共激活因子，參與SMADs蛋白的轉錄，從而對TGF-β參與的信號通路產生影響[37]。Notch信號通路通過相鄰細胞之間的相互作用調節(jié)細胞、組織、器官的分化和發(fā)育；Hippo信號通路抑制Notch 信號，參與細胞分化、增殖和卵母細胞極性的調節(jié)[38]。YAP通過上調Jag-1活化Notch信號，促進結腸癌細胞的生長且與結腸癌患者的臨床預后有關[39]。c-Jun氨基端激酶信號轉導通路是絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)通路的一重要分支，研究認為，c-Jun氨基端激酶1/2作為YAP上游的激酶，在多位點磷酸化內源性YAP，促進YAP的促凋亡效應[40]。所以，YAP促增殖或促凋亡效應似乎與上游的激酶及翻譯后修飾有關。

4小結

Hippo信號通路是調控機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)重要的信號通路，人體多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展都與Hippo信號通路尤其是YAP的表達異常有關。在各種癌細胞中，YAP扮演著癌基因和抑癌基因的雙重角色，不能僅僅以剔除YAP基因，降低YAP蛋白的表達作為癌癥治療的靶點。所以深入研究哺乳動物Hippo信號通路及其與其他信號通路形成的網絡結構，將為疾病的預防、診斷和治療提供新的思路和方法。

參考文獻

[1]Hilman D,Gat U.The evolutionary history of YAP and the hippo/YAP pathway[J].Mol Biol Evol,2011,28(8):2403-2417.

[2]Codelia VA,Irvine KD.Hippo signaling goes long range[J].Cell,2012,150(4):669-670.

[3]Sudol M,Bork P,Einbond A,etal.Characterization of the mammalian YAP (Yes-associated protein) gene and its role in defining a novel protein module,the WW domain[J].J Biol Chem,1995,270(24):14733-14741.

[4]Oh H,Irvine KD.Yorkie:the final destination of Hippo signaling[J].Trends Cell Biol,2010, 20(7):410-417.

[5]Zhao B,Ye X,Yu J,etal.TEAD mediates YAP-dependent gene induction and growth control[J]. Genes Dev,2008,22(14):1962-1971.

[6]Aqeilan RI,Donati V,Palamarchuk A,etal.WW domain-containing proteins,WWOX and YAP,compete for interaction with ErbB-4 and modulate its transcriptional function[J].Cancer Res,2005,65(15):6764-6772.

[7]Fu D,Lv X,Hua G,etal.YAP regulates cell proliferation,migration,and steroidogenesis in adult granulosa cell tumors[J].Endocr Relat Cancer,2014,21(2):297-310.

[8]Huo X,Zhang Q,Liu AM,etal.Overexpression of Yes-associated protein confers doxorubicin resistance in hepatocellullar carci-noma[J].Oncol Rep,2013,29(2):840-846.

[9]Avruch J,Zhou D,Bardeesy N.YAP oncogene overexpression supercharges colon cancer proliferation[J].Cell Cycle,2012,11(6):1090-1096.

[10]Camargo FD,Gokhale S,Johnnidis JB,etal.YAP1 increases organ size and expands undifferentiated progenitor cells[J].Curr Biol,2007,17(23):2054-2060.

[11]Chen L,Loh PG,Song H.Structural and functional insights into the TEAD-YAP complex in the Hippo signaling pathway[J].Protein Cell,2010,1(12):1073-1083.

[12]Pobbati AV,Hong W.Emerging roles of TEAD transcription factors and its coactivators in cancers[J].Cancer Biol Ther,2013,14(5):390-398.

[13]Xie Q,Chen J,Feng H,etal.YAP/TEAD-mediated transcription controls cellular senescence[J].Cancer Res,2013,73(12):3615-3624.

[14]Liu-Chittenden Y,Huang B,Shim JS,etal.Genetic and pharmacological disruption of the TEAD-YAP complex suppresses the oncogenic activity of YAP[J].Genes Dev,2012,26(12):1300-1305.

[15]Tufail R,Jorda M,Zhao W,etal.Loss of Yes-associated protein (YAP) expression is associated with estrogen and progesterone receptors negativity in invasive breast carcinomas[J].Breast Cancer Res Treat,2012,131(3):743-750.

[16]Yuan M,Tomlinson V,Lara R,etal.Yes-associated protein (YAP) functions as a tumor suppressor in breast[J].Cell Death Differ,2008,15(11):1752-1759.

[17]Melino G,Bernassola F,Ranalli M,etal.p73 induces apoptosis via PUMA transactivation and Bax mitochondrial translocation[J].J Biol Chem,2004,279(9):8076-8083.

[18]Downward J,Basu S.YAP and p73:a complex affair[J].Mol Cell,2008,32(6):749-750.

[19]Basu S,Totty NF,Irwin MS,etal.Akt phosphorylates the Yes-associated protein,YAP,to induce interaction with 14-3-3 and attenuation of p73-mediated apoptosis[J].Mol Cell,2003,11(1): 11-23.

[20]Levy D,Adamovich Y,Reuven N,etal.The Yes-associated protein 1 stabilizes p73 by preventing Itch-mediated ubiquitination of p73[J].Cell Death Differ,2007,14(4):743-751.

[21]Zhao B,Lei QY,Guan KL.The Hippo-YAP pathway:new connections between regulation of organ size and cancer[J].Curr Opin Cell Biol,2008,20(6):638-646.

[22]Dazert E,Hall MN.mTOR signaling in disease[J].Curr Opin Cell Biol,2011,23(6):744-755.

[23]Ye X,Deng Y,Lai ZC.Akt is negatively regulated by Hippo signaling for growth inhibition in Drosophila[J].Dev Biol,2012,369(1):115-123.

[24]Berndt JD,Moon RT.Cell biology.Making a point with Wnt signals[J].Science,2013, 339(6126):1388-1389.

[25]Strassburger K,Tiebe M,Pinna F,etal.Insulin/IGF signaling drives cell proliferation in part via Yorkie/YAP[J].Dev Biol,2012,367(2):187-196.

[26]Csibi A,Blenis J.Hippo-YAP and mTOR pathways collaborate to regulate organ size[J].Nat Cell Biol,2012,14(12):1244-1245.

[27]Tumaneng K,Schlegelmilch K,Russell RC,etal.YAP mediates crosstalk between the Hippo and PI(3)K-TOR pathways by suppressing PTEN via miR-29[J].Nat Cell Biol,2012,14(12): 1322-1329.

[28]Fernandez-L A,Squatrito M,Northcott P,etal.Oncogenic YAP promotes radioresistance and genomic instability in medulloblastoma through IGF2-mediated Akt activation[J].Oncogene, 2012,31(15):1923-1937.

[29]Li XJ,Leem SH,Park MH,etal.Regulation of YAP through an Akt-dependent process by 3, 3′-diindolylmethane in human colon cancer cells[J].Int J Oncol,2013,43(6):1992-1998.

[30]Del Re DP,Yang Y,Nakano N,etal.Yes-associated protein isoform 1 (Yap1) promotes cardiomyocyte survival and growth to protect against myocardial ischemic injury[J].J Biol Chem,2013,288(6):3977-3988.

[31]Morgan JT,Murphy CJ,Russell P.What do mechanotransduction,Hippo,Wnt,and TGFβhave in common? YAP and TAZ as key orchestrating molecules in ocular health and disease[J].Exp Eye Res,2013,115:1-12.

[32]Barry ER,Morikawa T,Butler BL,etal.Restriction of intestinal stem cell expansion and the regenerative response by YAP[J].Nature,2013,493(7430):106-110.

[33]Imajo M,Miyatake K,Iimura A,etal.A molecular mechanism that links Hippo signalling to the inhibition of Wnt/β-catenin signalling[J].EMBO J,2012,31(5):1109-1122.

[34]Heallen T,Zhang M,Wang J,etal.Hippo pathway inhibits Wnt signaling to restrain cardiomyocyte proliferation and heart size[J].Science,2011,332(6028):458-461.

[35]Konsavage WM Jr,Kyler SL,Rennoll SA,etal.Wnt/β-catenin signaling regulates Yes-associated protein (YAP) gene expression in colorectal carcinoma cells[J].J Biol Chem,2012,287(15):11730-11739.

[36]Rosenbluh J,Nijhawan D,Cox AG,etal. β-Catenin-driven cancers require a YAP1 transcriptional complex for survival and tumorigenesis[J].Cell,2012,151(7):1457-1473.

[37]Fujii M,Toyoda T,Nakanishi H,etal.TGF-βsynergizes with defects in the Hippo pathway to stimulate human malignant mesothelioma growth[J].J Exp Med,2012,209(3):479-494.

[38]Chen HJ,Wang CM,Wang TW,etal.The Hippo pathway controls polar cell fate through Notch signaling during Drosophila oogenesis[J].Dev Biol,2011,357(2):370-379.

[39]Tschaharganeh DF,Chen X,Latzko P,etal.Yes-associated protein up-regulates Jagged-1 and activates the Notch pathway in human hepatocellular carcinoma[J].Gastroenterology,2013, 144(7):1530-1542.

[40]Tomlinson V,Gudmundsdottir K,Luong P,etal.JNK phosphorylates Yes-associated protein (YAP) to regulate apoptosis[J].Cell Death Dis,2010,1:e29.

摘要：Hippo信號通路首先在果蠅屬中發(fā)現，在哺乳動物高度保守，通過調節(jié)細胞增殖和凋亡維持器官大小和機體內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。Yes相關蛋白(YAP)是Hippo信號通路的關鍵效應分子，作為轉錄共激活因子扮演著癌基因和抑癌基因的矛盾角色。YAP去磷酸化后活化，入核參與細胞增殖和凋亡的調節(jié)；其中涉及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)、Wnt /β聯蛋白(Wnt/β-catenin)等信號通路。該文對哺乳動物Hippo-YAP信號通路調節(jié)細胞增殖和凋亡作用機制的研究進展予以綜述。

關鍵詞：哺乳動物；Hippo-Yes相關蛋白；增殖；凋亡

Research Progress on YAP in the Regulation of Proliferation and ApoptosisQIMeng-die1,WANGXue-min2.(1.PostgraduateSection,SoochowUniversity,Suzhou215006,China; 2.DepartmentofAnesthesiology/ICU,theSixthPeople′sHospital,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200233,China)

Abstract:Hippo signaling pathway was first discovered in Drosophila,and was highly conservative in mammalian.It governs organ sizes and internal environment homeostasis through regulation of cell proliferation and apoptosis.YAP is the key effector in Hippo signaling pathway,as a transcriptional coactivator plays a contradictory role of oncogenes and tumor suppressor genes.YAP is activated by dephosphorylation in the nucleus,then regulates the cell proliferation and apoptosis,which involves mTOR,PI3K-Akt,Wnt/β-catenin signaling pathways.Here is to make a review of the mechanisms of mammalian Hippo-YAP signaling pathway in the proliferation and apoptosis.

Key words:Mammalian; Hippo-Yes-associated protein; Proliferation; Apoptosis

收稿日期：2014-04-02修回日期：2014-07-30編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.06.013

中圖分類號：R730.2； R730.7

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)06-0994-03