Hippo-YAP通路與腫瘤相關(guān)性研究進展

劉思伽 全紫瑤 胡必成 謝圣高

Hippo-YAP通路首次發(fā)現(xiàn)于果蠅中，是一個細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，具有高度保守性，能調(diào)節(jié)器官大小發(fā)育、維持細胞增殖和凋亡的動態(tài)平衡。Yes相關(guān)蛋白(yes-associated protein, YAP)是Hippo-YAP通路的轉(zhuǎn)錄共激活因子，在正常機體內(nèi)以磷酸化的形式參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。YAP是一個癌基因，當YAP過表達或者Hippo-YAP通路異常時，會破壞細胞增凋平衡，造成細胞增殖過度、細胞調(diào)亡不足，導(dǎo)致癌癥的產(chǎn)生?，F(xiàn)綜述下Hippo-YAP通路及與腫瘤相關(guān)性研究進展。

一、Hippo-YAP通路

在生物學(xué)上，Hippo-YAP通路的發(fā)現(xiàn)具有里程碑意義。它最先于果蠅體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，后來陸續(xù)在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)其同源蛋白[1]。在進化上，Hippo-YAP通路高度保守。果蠅與哺乳動物同源蛋白對應(yīng)如下：Hpo與Mst1/2、Sav與WW45、Wts與Lats1/2、Mats與Mob1及 Yki與YAP。Hippo-YAP通路是由一系列蛋白激酶及轉(zhuǎn)錄因子組成的激酶鏈，由上游調(diào)節(jié)因子、核心組件、下游效應(yīng)因子及轉(zhuǎn)錄共激活因子4部分構(gòu)成。

1.上游調(diào)節(jié)因子：Hippo-YAP通路中，目前發(fā)現(xiàn)的的上游調(diào)節(jié)因子有Mer(NF2)、Ex、Fat、GPCR等。Mer 和 Ex的結(jié)構(gòu)中含F(xiàn)ERM結(jié)構(gòu)域，可與膜蛋白結(jié)合并反應(yīng)，能進行跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在果蠅中，Mer與Ex功能部分相同，協(xié)同阻礙細胞生長發(fā)育，兩者失活時會引起細胞增殖過度。Mer 和Ex通過負反饋調(diào)節(jié)機制來調(diào)控Hippo-YAP通路：Mer和Ex能磷酸化Wts，反過來Hippo-YAP通路也能抑制 Mer 和Ex。在哺乳動物中，NF2編碼的酶是Mer的同源蛋白。肝臟條件性敲除NF2，將大大提高小鼠發(fā)生肝癌的發(fā)生率[2]。Fat屬前鈣黏蛋白家族成員，作為一種感受器來調(diào)節(jié)Hippo-YAP通路的狀態(tài)。Fat突變與Ex突變產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)類似，通過上調(diào)DIAP1的表達，造成細胞過度增殖。近來研究發(fā)現(xiàn)， G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptor, GPCR)也可調(diào)控Hippo-YAP通路，血清中的溶血磷脂酸 (lysophosphatidic acid, LAP)與GPCR相結(jié)合后，能抑制Lats1/2，進而活化YAP[3]。對于Hippo-YAP通路的上游調(diào)節(jié)因子，仍需做更多的進一步研究來發(fā)現(xiàn)新成員和闡述其具體機制。

2.核心組件：果蠅Hippo-YAP通路的核心組件是一個串聯(lián)激酶，由Wts、Hpo、Sav和Mats組成(Sav、Mats分別是Hpo、Wts相對應(yīng)的調(diào)節(jié)因子)，通過Sav與Hpo結(jié)合使Wts磷酸化，Wts 再與Mat 結(jié)合使Yki磷酸化失活，下調(diào)DIAP1、bantam及CycE等下游效應(yīng)因子的表達，從而抑制細胞增殖、促進細胞調(diào)亡，維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。哺乳動物Hippo-YAP通路的核心組件則是由Mst1/2、Lats1/2、Sav1及Mob1組成的一條核心激酶鏈。上游信號分子作用下，Mst1/2發(fā)生磷酸化后與Sav1結(jié)合，激活Lats1/2和Mob1，活化的Lats1/2磷酸化YAP，使之與14-3-3結(jié)合滯于胞質(zhì)中，抑制下游基因的表達。在這條核心激酶鏈中，Mst1/2有多種機制使Lats1/2活化[4]。近期研究發(fā)現(xiàn)，絲裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase, MAP4Ks)也可發(fā)生磷酸化后活化Lats1/2[5～7]。在對Lats1/2的調(diào)控上，Mst1/2和MAP4Ks功能上互補。

3.下游效應(yīng)因子：隨著Hippo-YAP通路研究的深入，越來越多的下游效應(yīng)因子被發(fā)現(xiàn),目前已有DIAP1 、CycE、bantam及CTGF等。研究表明，果蠅調(diào)亡抑制蛋白 1 (drosophila inhibitor of apoptosis protein 1, DIAP1) 通過caspase的失活抑制細胞凋亡，CycE表達增加也會阻礙細胞凋亡[8]。在上皮細胞中, CycE可調(diào)節(jié)細胞周期，使細胞從G1期到S期受阻。Bantam的生物學(xué)效應(yīng)與DIAP1、CycE相似，能雙重調(diào)節(jié)細胞增殖與細胞凋亡。在Hippo-YAP通路中，bantam是獨立靶點，它表達異常對DIAP1、CycE的水平不會有影響。在果蠅中，Yki過表達時會增加DIAP1、CycE和bantam的表達，促進細胞過度增殖和抑制細胞調(diào)亡。但在哺乳動物中，結(jié)締組織生長因子 (connective tissue growth factor, CTGF)是YAP的直接靶基因，YAP誘導(dǎo)CTGF促進細胞過度生長[9]。

4.轉(zhuǎn)錄共激活因子：YAP是Hippo-YAP通路的轉(zhuǎn)錄共激活因子。人類YAP定位于染色體 11q13，在各組織中廣泛表達[10]。1994年，Sudol最早發(fā)現(xiàn)并命名了YAP。YAP有兩種亞型：YAP1和 YAP2，二者含 WW 結(jié)構(gòu)域的數(shù)目分別為一個和兩個，YAP2活性更強。另外, TAZ(YAP的同源蛋白) 與YAP的功能相似。YAP能結(jié)合含PPXY的配體并與之相互作用。YAP 本身不能直接與DNA結(jié)合，需要結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子(如TEAD)后才能促進下游基因的表達，進而調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育。YAP-TEAD是由YAP的N末端和TEAD的C末端的結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)結(jié)合而成。一般YAP存在于胞質(zhì)或胞核,依據(jù)它所存在的位置可判斷其是否具有活性。在Hippo-YAP通路中，YAP的失活往往通過磷酸化來實現(xiàn)。胞質(zhì)中的YAP未被磷酸化時，它將進入細胞核結(jié)合TEAD，然后一起促進基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮其生物活性；胞質(zhì)中的YAP被磷酸化后，將結(jié)合14-3-3蛋白滯于胞質(zhì)中，抑制下游基因轉(zhuǎn)錄。YAP是一個癌基因，YAP過表達時，會引起組織器官過度增長；YAP失活時，會引起組織器官發(fā)育不良。

二、Hippo-YAP通路的調(diào)控作用

1.調(diào)節(jié)細胞增殖和凋亡：維持細胞增殖和凋亡的動態(tài)平衡能保證機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。Hippo-YAP通路中的YAP被磷酸化而失活，通路中的調(diào)節(jié)因子通過磷酸化負性調(diào)控 YAP水平，激活YAP會造成細胞增殖過度與調(diào)亡不足、細胞間接觸抑制喪失乃至腫瘤的發(fā)生。當某些調(diào)節(jié)因子突變時，能增強 YAP 的活性，進而增加下游效應(yīng)因子DIAP1和CycE等的表達，導(dǎo)致細胞增殖過度、細胞調(diào)亡不足。

2.調(diào)控器官大小：正常組織中，YAP有一定量的表達。YAP過表達會導(dǎo)致組織器官增生，YAP失活會導(dǎo)致組織器官萎縮。Hippo-YAP通路中的上游調(diào)節(jié)基因通過級聯(lián)反應(yīng)使YAP磷酸化失活，滯留于胞質(zhì)內(nèi)，進而調(diào)控器官大小、控制細胞數(shù)量。當這些基因突變或缺失時，會使YAP的活性大大增加，引起細胞過度生長發(fā)育乃至癌癥的發(fā)生。例如敲除小鼠的Mst1/2基因(Mst1/2為上游調(diào)節(jié)因子，可調(diào)控器官大小)，會激活YAP導(dǎo)致肝癌的發(fā)生。

3.調(diào)節(jié)細胞接觸性抑制：細胞接觸性抑制是一種保持細胞正常形態(tài)的調(diào)節(jié)機制。當細胞接觸性抑制喪失時，癌細胞呈錨定非依賴性生長。經(jīng)研究表明，YAP過表達會導(dǎo)致細胞接觸性抑制喪失，產(chǎn)生某些致癌特性如錨定非依賴性生長、上皮細胞-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)。TAZ也可促進EMT發(fā)生, Lats能使TAZ磷酸化失活后抑制EMT的發(fā)生?？梢?，Hippo-YAP通路能增強細胞接觸性抑制。

三、Hippo-YAP通路與腫瘤

Hippo-YAP通路由一種癌基因和多種抑癌基因組成，是一條腫瘤抑制通路，當激活癌基因或抑癌基因失活時通路異常，會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。YAP是一個癌基因，增加YAP的表達和活性會促進細胞惡化，YAP過表達會導(dǎo)致腫瘤的產(chǎn)生。下面將討論YAP在不同腫瘤中的表達情況及作用。

1.卵巢癌：卵巢癌是一種病死率最高的女性惡性腫瘤，晚期易復(fù)發(fā)。對于復(fù)發(fā)性卵巢癌，多采取姑息療法。在卵巢癌細胞系中，YAP過表達會促進細胞增殖，誘導(dǎo)EMT并賦予化療特性。升高核YAP表達，反映YAP活化的基因表達特征與卵巢癌患者預(yù)后不良密切相關(guān)。Steinhardt等[11]通過比較卵巢癌組織和正常卵巢組織中YAP核染色陽性率，發(fā)現(xiàn)二者差異有統(tǒng)計學(xué)意義，胞質(zhì)中差異同樣顯著，同時表明YAP過度表達的卵巢癌患者預(yù)后性較差。Zhang等[12]運用免疫組織化學(xué)技術(shù)檢測了284 例人卵巢癌組織，40例組織在細胞核中YAP高表達，表明卵巢癌預(yù)后性較差。Hall等[13]收集卵巢癌患者的臨床數(shù)據(jù)后進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)YAP的表達水平與患者5年生存率有關(guān)。胞質(zhì)中YAP 低表達者與胞核中YAP高表達者比較，5年生存率能提高一半。對于順鉑所介導(dǎo)的細胞凋亡，滅活YAP能增強癌細胞的敏感度，表明在卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展中，YAP作為癌基因有著十分重要的作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，有兩種miR(miR-129-5p、miR-509-3p)可抑制YAP的活性和減弱腫瘤惡性特征。值得注意的是，YAP似乎與顆粒細胞瘤(占惡性性索間質(zhì)瘤的70%)生物學(xué)有關(guān)。YAP過表達會促進顆粒細胞瘤細胞增殖、遷移和類固醇生成，與正常組織比較，核YAP表達在腫瘤組織中更為常見。

2.乳腺癌：乳腺癌是一種發(fā)生率最高的女性惡性腫瘤，三陰性乳腺癌是目前國內(nèi)外研究熱點。在未轉(zhuǎn)化的乳腺癌細胞系或乳腺上皮細胞中，YAP過表達會誘導(dǎo)細胞增殖、EMT、錨定非依賴性生長。在乳腺癌小鼠模型中，敲除YAP能延緩乳腺癌的發(fā)生，抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移。Wang等[14]檢測了69例人乳腺癌組織，發(fā)現(xiàn)52例有YAP表達，表明YAP是癌基因，能夠顯著增強細胞增長。Overholtzer等[15]研究也認為YAP可能是致癌因子。通過小鼠乳腺癌模型實驗，分析染色體擴增，發(fā)現(xiàn)其YAP過表達，造成了一些表型改變，如促進細胞增殖、阻礙細胞凋亡、生長因子非依賴性增生及細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等，這些都標志著細胞惡化。近期研究發(fā)現(xiàn)， YAP可能與乳腺癌的潛在遺傳背景有關(guān)，從而在不同的內(nèi)在亞型中產(chǎn)生不同的功能。例如，YAP與突變p53相互作用，可促進細胞周期進程的轉(zhuǎn)錄程序。此外，YAP參與腫瘤-基質(zhì)串擾，故應(yīng)在不同的細胞區(qū)室(例如腫瘤和基質(zhì)細胞)中分析YAP的表達。

3.肝癌：肝癌是一種病死率較高的惡性腫瘤，且術(shù)后易復(fù)發(fā)。Zhao等[16]檢測了115 例肝癌組織樣本，發(fā)現(xiàn)半數(shù)的肝癌組織YAP 表達呈強陽性(胞核中表達陽性率極其高)，95%的正常肝細胞的YAP不或弱表達，表明YAP 很有可能參與肝癌細胞的發(fā)生、發(fā)展。Hayashi等[17]通過實驗表明敲除TAZ，YAP會補償性增加。在肝癌中YAP和 TAZ都是高表達，但TAZ的表達更高。Wu等[18]對肝癌患者的YAP進行了研究，發(fā)現(xiàn)YAP高表達者腫瘤更大，更易發(fā)生肝硬化、肝轉(zhuǎn)移和腫瘤多發(fā)灶等病癥。在肝癌中，YAP的致瘤性與增加氨基酸攝取、激活Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、激活mTORC1及上調(diào)氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白有關(guān)。YAP的表達水平與肝細胞癌患者預(yù)后不良有關(guān)，Hippo-YAP通路異常會導(dǎo)致低生存率。最近研究發(fā)現(xiàn)，激活YAP與基因組不穩(wěn)定性和多倍體細胞分裂有關(guān)。此外，YAP-TEAD復(fù)合物通過誘導(dǎo)miR-130a(YAP的直接靶基因)的表達形成一個正反饋回路，而miR-130a可抑制YAP的天然抑制劑退變樣蛋白4(vestigial like protein 4, VGLL4)。阻斷YAP-TEAD相互作用可阻礙YAP介導(dǎo)的肝細胞癌的發(fā)生、發(fā)展，并且在治療上有學(xué)者提出了分化誘導(dǎo)療法，即用miRNA-脂質(zhì)納米粒來抑制YAP活性。

4.胃癌：胃癌是一種病死率高居第2位的惡性腫瘤，且治療預(yù)后較差。Lam-Himlin等[19]對169 例胃癌組織進行了分析，研究表明相較于正常上皮黏膜細胞，胃癌細胞的YAP表達明顯更高，YAP應(yīng)該參與了腫瘤的發(fā)生。Da等[20]運用生物技術(shù)檢測了98 例胃癌組織，發(fā)現(xiàn)YAP能促進Survivin 的表達，通過抑制細胞凋亡導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。Sun等[21]研究表明Hippo-YAP通路能抑制細胞增殖，YAP是致癌因子，過表達會造成小鼠肝臟變大和惡性轉(zhuǎn)化。敲除YAP會阻礙胃癌細胞增殖、運動和侵襲，且核YAP表達賦予了低疾病特異性生存率。破壞YAP-TEAD與VGLL4模擬肽的相互作用可抑制體內(nèi)外腫瘤生長。另外，Hippo-YAP通路異常也參與食管和胃上皮癌的發(fā)生。在食管腺癌、轉(zhuǎn)移性胃癌及胃腺癌中，YAP也是高表達。

5.肺癌：肺癌是一種發(fā)生率、病死率極高的惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占肺癌的85%。在NSCLC中，YAP呈過表達。沉默YAP會抑制細胞增殖、促進細胞凋亡、誘導(dǎo)細胞周期停滯、阻礙肺癌的發(fā)生、發(fā)展進程。Wang等[22]對92例NSCLC組織進行了分析，發(fā)現(xiàn)YAP 的表達率為66.3%，YAP表達陽性率較正常肺組織明顯要高，均聚在核內(nèi)，癌組織的TMN 分期與YAP 的表達呈正相關(guān)。在肺癌小鼠模型中，YAP可抑制肺腺癌向肺鱗狀細胞癌轉(zhuǎn)分化過程，其過表達可促進肺腺癌的發(fā)展。Kim等[23]分別對肺腺癌及肺鱗狀細胞癌中YAP的表達做了研究。單因素分析表明，在肺腺癌核內(nèi)YAP的高表達與MAPKs和CycA 的表達相關(guān)，且在肺鱗狀細胞癌胞質(zhì)中YAP高表達與組織學(xué)分級和TMN 分期有關(guān)；多因素分析闡明，在肺腺癌核內(nèi)YAP的表達與CycA的表達獨立相關(guān)，胞質(zhì)中YAP的表達是TMN低分期肺鱗狀細胞癌的獨立指示物。研究表明對于腫瘤亞型的鑒別，YAP有著重要的作用。雖然Hippo通路異常會導(dǎo)致惡性胸膜間皮瘤，但活化YAP卻可抑制具有非典型特征(如神經(jīng)內(nèi)分泌標志物低表達、預(yù)后良好、化療敏感度增加)的小細胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)。可見，在NSCLC和SCLC中，YAP的作用相反。

四、針對Hippo-YAP通路的靶向治療

研究表明，阻斷YAP介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄可有效治療各種腫瘤。目前沒有直接抑制劑，用于臨床治療的大多是能抑制YAP活性的藥物。在哺乳動物中，TEAD是與YAP結(jié)合的主要轉(zhuǎn)錄因子。阻斷YAP -TEAD復(fù)合物的形成是最直接有效的抑制YAP致瘤效應(yīng)的方法。維替泊芬 (verteporfin, VP) 是一種卟啉化合物，臨床上用于治療黃斑變性的光敏劑，毒性不良反應(yīng)小。研究表明，VP不僅可抵消敲除NF2或YAP過表達誘發(fā)的肝臟過度生長，也可有效地殺死攜帶Gq/11突變的葡萄膜黑素瘤細胞，且反復(fù)給予VP可有效延緩腫瘤進展。有研究發(fā)現(xiàn)GPCR信號可調(diào)控Hippo-YAP通路，多巴酚丁胺(G蛋白偶聯(lián)β受體激動劑)可促進YAP的胞質(zhì)聚集，從而阻礙YAP介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。最近有研究報道甲羥戊酸途徑也可調(diào)控YAP活性。該途徑的產(chǎn)物異戊二烯焦磷酸可促進Rho GTP酶活性，從而導(dǎo)致YAP的核定位和活化。他汀類藥物是一類降膽固醇藥物，是該途徑關(guān)鍵酶HMG-CoA還原酶的抑制劑(HMG-CoA還原酶可活化Rho GTP酶)。他汀類藥物以不依賴Lats1/2的方式，通過降低RhoGTP酶活化來抑制YAP活性。除他汀外，雙膦酸鹽也可抑制甲羥戊酸途徑，產(chǎn)生這種生物學(xué)效應(yīng)。Oku等[24]研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細胞中，氟伐他汀能抑制甲羥戊酸途徑，阻止YAP的核內(nèi)轉(zhuǎn)運和去磷酸化，具有抗癌細胞增殖和促癌細胞凋亡作用。同時還發(fā)現(xiàn)帕唑帕尼和達沙替尼也促進YAP的核累積，當氟伐他汀、帕唑帕尼和達沙替尼三藥聯(lián)用時，抗癌效應(yīng)顯著增強。進一步研究發(fā)現(xiàn)，三藥聯(lián)用可增加YAP介導(dǎo)型乳腺癌對化療藥物(阿霉素、紫杉醇等)的敏感度。另外，發(fā)現(xiàn)降糖藥二甲雙胍也能抑制YAP活性。二甲雙胍可激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)，繼而通過活化Lats和直接YAP磷酸化來抑制YAP活性。

綜上所述，Hippo-YAP通路是一個調(diào)節(jié)細胞增殖與調(diào)亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，YAP 是此通路的靶因子。Hippo-YAP通路異?；験AP過表達時會導(dǎo)致腫瘤的產(chǎn)生，YAP是腫瘤靶向治療的有效靶點。通過探討Hippo-YAP通路調(diào)控機制及其與卵巢癌、乳腺癌等腫瘤的關(guān)系，為研究其他腫瘤的診斷、治療和預(yù)后提供了參考。過去幾年，Hippo-YAP通路已經(jīng)在機制研究方面取得了很大的進步，而進一步的腫瘤靶向治療研究將會是未來所面臨的重大課題。