YAP蛋白與腫瘤

蔣 寧，顧 愷，牛遠(yuǎn)杰

(天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院天津市泌尿外科研究所，天津300211)

YAP(Yes-associated protein)，即Yes相關(guān)蛋白，是一種多功能的細(xì)胞內(nèi)連接蛋白和轉(zhuǎn)錄共激活因子［1］。YAP蛋白是Hippo信號(hào)通路中一個(gè)起中心作用的開(kāi)關(guān)蛋白，在細(xì)胞正常生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中YAP結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子TEAD促進(jìn)下游目的基因的表達(dá)從而促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、抑制細(xì)胞凋亡。細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)則引起上游激酶對(duì)YAP磷酸化從而促使其失去功能或降解?？茖W(xué)家們近來(lái)發(fā)現(xiàn)Hippo-YAP信號(hào)通路對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著重要的作用，通過(guò)對(duì)此信號(hào)通路進(jìn)行深入研究，將可能為腫瘤早期診斷和治療提供新的方法。

1 YAP蛋白及其功能

YAP蛋白在Hippo信號(hào)通路所介導(dǎo)的細(xì)胞生長(zhǎng)控制中起著中心樞紐作用。Sudol等發(fā)現(xiàn)YAP與Src家族的酪氨酸蛋白激酶Yes結(jié)合［1］。在不同的剪接情況下YAP具有一個(gè)或兩個(gè)WW結(jié)構(gòu)域，通過(guò)第一個(gè)WW結(jié)構(gòu)域可以與轉(zhuǎn)錄因子如PEBP2α的 PPXY 模體結(jié)合［2］。

McDonald研究發(fā)現(xiàn)在YAP的C端具有轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域然而卻沒(méi)有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，因此其被歸類(lèi)為轉(zhuǎn)錄共激活子，也有報(bào)道YAP與其他含有PPXY模體的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合起著轉(zhuǎn)錄共激活的作用，如 ErbB4、P73等［3］。YAP也與 TEAD 家族轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，最近Lamar的研究顯示，與TEAD家族成員的結(jié)合是YAP行使其功能的重要條件，突變TEAD或YAP的結(jié)合結(jié)構(gòu)域相關(guān)重要位點(diǎn)都將抑制YAP誘導(dǎo)基因表達(dá)及其促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)等功能［4］。同樣在果蠅中，YAP的同源蛋白 Yki通過(guò)與TEAD的同源蛋白scalloped(Sd)結(jié)合誘導(dǎo)一些細(xì)胞生長(zhǎng)相關(guān)基因如細(xì)胞周期蛋白E(cyclin E)、Diap1的表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡［5］。

2 Hippo-YAP信號(hào)傳導(dǎo)通路

Hippo-YAP信號(hào)通路是由多種抑癌基因和YAP癌基因組成，其第一個(gè)組成部分Wts最早于1995年被發(fā)現(xiàn)，之后其他幾個(gè)核心成員 Lats、Mats、Sav和Hippo陸續(xù)被報(bào)導(dǎo)，這幾個(gè)核心成分之間是高度保守的［6］。Hippo屬于STE20蛋白激酶家族，其通過(guò)和WW結(jié)構(gòu)域支架蛋白Sav結(jié)合來(lái)使下游激酶Wts活化。Mats是一種小調(diào)節(jié)蛋白，它可以影響Wts蛋白抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和通過(guò)YAP蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的作用。目前確定的可參與調(diào)節(jié)Hippo通路活動(dòng)的上游成分有非典型的鈣黏蛋白 Fat、WW結(jié)構(gòu)蛋白Kibra等［7］。YAP作為一個(gè)致癌基因，其 mRNA在許多腫瘤細(xì)胞內(nèi)均高表達(dá)。YAP還是一個(gè)已經(jīng)明確的Hippo通路的下游基因，Mats和Lats等基因是YAP的上游基因，它們通過(guò)使YAP從胞質(zhì)向胞核轉(zhuǎn)移或使其磷酸化負(fù)向調(diào)節(jié)其作用。通過(guò)此途徑可以使YAP的末端磷酸化，此時(shí)的YAP蛋白作用大大降低，一旦敲除Lats后，YAP活性重新升高，證實(shí)了YAP是Lats的促腫瘤靶點(diǎn)［8］。TEAD家族中的TEAD1和TEAD2作為YAP的下游，在YAP介導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和腫瘤細(xì)胞增殖中起重要作用［9］。

3 YAP還參與調(diào)解 AKT-mTORC、WNT和MAPK等信號(hào)通路

研究證實(shí)，YAP激活了細(xì)胞生長(zhǎng)的重要調(diào)控因子哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)［10］。在 YAP 對(duì) mTOR 的調(diào)控中，mTOR上游負(fù)調(diào)控子PTEN起關(guān)鍵性作用。YAP通過(guò)誘導(dǎo)miR-29抑制PTEN轉(zhuǎn)錄下調(diào)PTEN表達(dá)，轉(zhuǎn)而激活了mTOR信號(hào)通路。研究證實(shí)YAP調(diào)控PI(3)K-mTOR信號(hào)控制了細(xì)胞的大小、組織生長(zhǎng)和增生，揭示了Hippo與PI(3)K-mTOR信號(hào)之間的功能相關(guān)性，為在器官大小調(diào)控中協(xié)調(diào)這兩條信號(hào)提供了分子基礎(chǔ)。Kang研究認(rèn)為YAP能激活MAPK通路，YAP通過(guò)調(diào)控RAF/MEK/ERK途徑影響腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［11］。

YAP作為一種基因轉(zhuǎn)錄共激活因子在維持腫瘤干細(xì)胞自我更新及分化方面起著重要作用。Wnt信號(hào)調(diào)節(jié)Hippo途徑，Tsai在結(jié)腸癌細(xì)胞中利用ChIP-seq技術(shù)確定了b-catenin/TCF能夠結(jié)合到Y(jié)AP基因的第一個(gè)內(nèi)含子中。這說(shuō)明YAP是WNT/β-catenin的靶基因。而且減少YAP蛋白水平能減少大腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和裸鼠移植瘤的形成［12］。此外，YAP 和 b-catenin表達(dá)在大多數(shù)(85%)的原代人類(lèi)結(jié)腸腫瘤細(xì)胞核中，提示這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄共活化劑可協(xié)同促進(jìn)腫瘤發(fā)生在結(jié)腸［13］。YAP磷酸化后能夠結(jié)合b-catenin，使其定位在細(xì)胞質(zhì)，不能進(jìn)入核內(nèi)發(fā)揮作用［14］。

Hippo調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路，Hippo通路與wnt通路有許多交叉，例如Hippo的主要作用蛋白TAZ與dishevelled結(jié)合，能過(guò)解離 b-catenin復(fù)合體，降低wnt信號(hào)通路的活性。Hippo通路也能通過(guò)影響wnt靶基因的轉(zhuǎn)錄而改變wnt信號(hào)通路的活性。YAP蛋白與一些wnt相關(guān)基因的啟動(dòng)子序列結(jié)合，如Polycomb基因家族(PcG)，Nanog，Oct4以及 Sox2等。PcG蛋白之一的EZH2是一種針對(duì)于H3K27三甲基化的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶［14］，在維持腫瘤干細(xì)胞多功能分化特性方面與 Nanog，Oct4以及Sox2等一樣有著十分重要的作用。同時(shí)也有一些與TEAD結(jié)合的wnt相關(guān)基因，如 Esrrb，以 Oct4依賴(lài)的方式與Nanog啟動(dòng)子結(jié)合，以及Gab1基因，其通過(guò)與SHP2結(jié)合調(diào)節(jié)LIF誘導(dǎo)的胚胎基因的表達(dá)［15－16］。由于YAP與TEAD形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，因此這些基因可能也為YAP的目標(biāo)基因。實(shí)驗(yàn)研究表明，過(guò)表達(dá)YAP促進(jìn)這些基因的表達(dá)而降低YAP蛋白水平則減少這些基因的表達(dá)，這進(jìn)一步說(shuō)明了YAP蛋白調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路方面起著重要作用。

4 YAP與腫瘤

YAP進(jìn)入細(xì)胞核后作為轉(zhuǎn)錄共激活因子與TEAD結(jié)合從而促進(jìn)細(xì)胞增殖生長(zhǎng)，后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)YAP基因存在于與多種人類(lèi)腫瘤相關(guān)的染色體11q22上，因此YAP基因是一種原癌基因［4］。后續(xù)的諸多研究也表明，在多種腫瘤細(xì)胞中YAP蛋白表達(dá)水平及細(xì)胞核定位上調(diào)。在MCF10A細(xì)胞中過(guò)表達(dá)YAP則引起上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化［4］，后者常常與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移相關(guān)。在癌細(xì)胞中YAP與MYC原癌基因協(xié)同促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)［17］，在轉(zhuǎn)入肝特異性YAP基因的老鼠中肝尺寸變大并最終發(fā)展成腫瘤［15］。YAP的原癌基因功能也在其上游基因的突變中得到證實(shí)，YAP的上游基因?yàn)橐幌盗屑っ笍?fù)合物，在細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng)等條件下激活并最終磷酸化YAP，促進(jìn)其胞核-胞質(zhì)轉(zhuǎn)移或泛素化降解從而抑制YAP的促細(xì)胞增殖生長(zhǎng)功能。因此YAP上游基因的突變或缺失將導(dǎo)致YAP表達(dá)及功能的上調(diào)從而引發(fā)腫瘤。YAP是一種原癌蛋白，YAP表達(dá)或功能的上調(diào)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生與生長(zhǎng)，而抑制其功能或降低其表達(dá)水平有助于抑制腫瘤。另外在正常細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中存在著細(xì)胞生長(zhǎng)接觸抑制的現(xiàn)象從而避免細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)，而腫瘤細(xì)胞則失去了細(xì)胞生長(zhǎng)接觸抑制的機(jī)制。研究表明，YAP蛋白也能使前列腺癌細(xì)胞失去接觸性抑制，過(guò)度生長(zhǎng)，YAP蛋白也被證實(shí)在前列腺癌組織表達(dá)增高［18］。由此可見(jiàn)，在過(guò)度生長(zhǎng)的細(xì)胞中，YAP以依賴(lài)于Mer信號(hào)通路的方式磷酸化從而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)或泛素化降解，最終降低或失去其誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)功能。研究證實(shí)，在轉(zhuǎn)移性前列腺癌組織中LATS1/2表達(dá)顯著降低，而LATS能磷酸化 YAP使之失活，誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞失巢凋亡［18－19］。

5 小結(jié)

YAP作為Hippo信號(hào)通路中的中心關(guān)鍵蛋白質(zhì)其在調(diào)解AKT-mTORC、WNT和MAPK信號(hào)通路以及腫瘤發(fā)生中扮演著重要的角色。YAP也在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，YAP上游負(fù)性調(diào)控蛋白的缺失或突變以及YAP本身的高表達(dá)都將促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和生長(zhǎng)，因此YAP又是一種原癌蛋白。本研究組利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選YAP蛋白作為前列腺癌的靶標(biāo)，但是YAP蛋白與前列腺癌發(fā)生發(fā)展機(jī)制還不明確，深入研究YAP信號(hào)傳導(dǎo)通路可為臨床治療前列腺癌、肝癌、肺癌、胃癌等腫瘤提供新的科學(xué)依據(jù)。

［1］Sudol M．Yes2associated protein(YAP65)is a praline-rich phosphoprotein that binds to t he SH3 domain of t he Yes proto-onco-gene product［J］．Oncogene，1994，9:2145－2152．

［2］Yagi R，Chen LF，Shigesada K，et al．A WW domain-containing yes-associated protein(YAP)is a novel transcriptional co-activator［J］．EMBO，1999，18:2551 －2562．

［3］McDonald CB，McIntosh SK，Mikles DC，et al．Biophysical analysis of binding of WW domains of the YAP2 transcriptional regulator to PPXY motifs within WBP1 and WBP2 adaptors［J］．Biochemistry，2011，8:9616 －9627．

［4］Lamar JM，Stern P，Liu H，et al．The Hippo pathway target，YAP，promotes metastasis through its TEAD-interaction domain［J］．Proc Natl Acad Sci U S A，2012 11:2441－2450．

［5］Wu S，Liu Y，Zheng Y，et al．The TEAD/TEF family protein Scalloped mediates transcriptional output of the Hippo growth-regulatory pathway［J］．Dev Cell，2008，14:388 －398．

［6］Zhao B，Li L，Guan KL．Hippo signaling at a glance［J］．J cell Sci，2010，123:4001 －4006．

［7］Chen CL，Gajewski KM，Hamaratoglu F，et al．The apicalbasal cell polarity determinant Crumbs regulates Hippo signaling in Drosophila［J］．Proc Natl Acad Sci，2010，107:15810－15815．

［8］Zhang J，Smolen GA，Haber DA，et al．Negative regulation of YAP by LATS1 underscores evolutionary conservation of the Drosophila Hippo pathway［J］．Cancer Res，2008，68:2789－2794．

［9］Li Z，Zhao B，Wang P，et al．Structural insights into the YAP and TEAD complex［J］．Genes Dve，2010，24:235－240．

［10］Tumaneng K，Schlegelmilch K，Russell RC，et al．YAP mediates crosstalk between the Hippo and PI(3)K-TOR pathways by suppressing PTEN via miR-29［J］．Nat Cell Biol，2012，11:1322 －1329．

［11］Kang W，Tong JH，Chan AW，et al．Yes-associated protein 1 exhibits oncogenic property in gastric cancer and its nuclear accumulation associates with poor prognosis［J］．Clin Cancer Res，2011，15:2130－2139．

［12］Tsai BP，Hoverter NP，Waterman ML．Blending hippo and WNT:sharing messengers and regulation［J］．Cell，2012，21:1401－1403．

［13］ Rosenbluh J，Nijhawan D，Cox AG，et al．β-Catenindriven cancers require a YAP1 transcriptional complex for survival and tumorigenesis［J］．Cell， 2012， 21:1457－1473．

［14］ Imajo M，Miyatake K，Iimura A，et al．A molecular mechanism that links Hippo signalling to the inhibition of Wnt/β-catenin signalling ［J］． EMBO， 2012，10:1109－1122．

［15］Li Y，Hibbs MA，Gard AL，et al．Genome-wide analysis of N1ICD/RBPJtargets in vivo reveals direct transcriptional regulation of Wnt，SHH，and hippo pathway effectors by Notch1［J］．Stem Cells，2012，30:741 －752．

［16］Machida K，Chen CL，Liu JC，et al．Cancer stem cells generated by alcohol，diabetes，and hepatitis Cvirus［J］．J Gastroenterol Hepatol，2012，27:19 －22．

［17］Pobbati AV，Hong W．Emerging roles of TEAD transcription factors and its coactivators in cancers［J］．Cancer Biol Ther，2013，4:390 －398．

［18］Zhao B，Wei X，Li W，et al．Inactivation of YAPoncoprotein by the Hippo pathway is involved in cell contact inhibition and tissue growth control［J］．Genes Dev，2007，1:2747－2761．

［19］Zhao B，Li L，Wang L，et al．Cell detachment activates the Hippo pathway via cytoskeleton reorganization to induce anoikis［J］．Genes Dev，2012，1:54－68．