YAP與腫瘤干細胞相關(guān)性研究進展*

李海欣 何娜 綜述 鄭紅 審校

腫瘤干細胞是近年來生物學(xué)研究的熱點。隨著“腫瘤干細胞學(xué)說”的提出，研究者在多種癌癥中發(fā)現(xiàn)了腫瘤干細胞的存在。大量的研究表明腫瘤干細胞與普通干細胞在起源、形態(tài)、功能及調(diào)控機制上具有很多共同點。Hippo-YAP信號通路是最新發(fā)現(xiàn)的可能與癌干細胞（CSC）分化密切相關(guān)的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Hippo途徑和其共調(diào)節(jié)因子YAP1在干細胞分化和調(diào)控器官大小等方面發(fā)揮重要作用［1］。研究報道發(fā)現(xiàn)在胚胎干細胞分化過程中YAP1是呈現(xiàn)失活狀態(tài)的，當(dāng)誘導(dǎo)多能干細胞重啟時YAP表達升高，并且在體外實驗中YAP1表達能夠阻止胚胎干細胞的分化而維持干性。此外，YAP1通過直接促進大量與干細胞干性相關(guān)的基因而活化其表達，這項研究揭示了YAP1作為維持干細胞干性因子的重要作用［2］。因此，YAP作為揭示癌癥發(fā)生發(fā)展的重要橋梁將干細胞與腫瘤干細胞連接起來。

1 YAP蛋白及功能調(diào)節(jié)

YAP基因位于染色體11q22.1，其編碼的蛋白質(zhì)是一種富含脯氨酸的分子量為65 kDa的蛋白［3］，1994年首次發(fā)現(xiàn)YAP作為非受體酪氨酸激酶YES1的結(jié)合蛋白發(fā)揮作用，YAP包含四個結(jié)構(gòu)域（WW結(jié)構(gòu)域、PDZ相互作用基序、SH3結(jié)合基序和卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域），其中WW結(jié)構(gòu)域和WBP1和WBP2的PPXY基序結(jié)合［4］。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，YAP的c末端含有轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，卻無DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，因此被稱為轉(zhuǎn)錄共活化因子，YAP蛋白c末端的4個氨基酸與蛋白質(zhì)PDZ結(jié)構(gòu)域相互作用起到轉(zhuǎn)錄激活作用，如與蛋白質(zhì)ZO-2和NHERF2緊密連接，對YAP進行亞細胞定位調(diào)節(jié)起到重要作用［5］。

YAP的功能由多種轉(zhuǎn)錄后修飾來調(diào)節(jié)及上游一系列激酶級聯(lián)反應(yīng)參與調(diào)控（Mst1/2、Sav1、Lats1/2及Mob1），并且作為Hippo途徑的主要效應(yīng)因子發(fā)揮作用［6］，其中磷酸化起到調(diào)節(jié)的主要作用。研究表明，在體內(nèi)和體外Lats介導(dǎo)YAP的HXRXXS基序磷酸化絲氨酸-127并由14-3-3蛋白識別促進其滯留于細胞質(zhì)中，從而不能進入細胞核內(nèi)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活功能［7］。進一步的研究發(fā)現(xiàn)機械壓力，如細胞外基質(zhì)（ECM）的剛度差，細胞黏附和細胞的幾何形狀也是YAP活性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。當(dāng)細胞在剛度矩陣培養(yǎng)，YAP主要定位于細胞核，促進靶基因的表達。然而，當(dāng)細胞被培養(yǎng)在軟基質(zhì)中，YAP滯留于細胞質(zhì)并抑制其活性［8］。最近的研究發(fā)現(xiàn)G蛋白偶聯(lián)受體作為Hippo通路上游一個新的調(diào)控因子強效調(diào)節(jié)YAP的活性［9］。YAP還通過蛋白質(zhì)之間的相互作用調(diào)節(jié)，AMOT蛋白主要參與維持上皮細胞完整的緊密連接（TJ）和細胞極性，可直接通過WW-PPXY互動結(jié)合YAP，并導(dǎo)致YAP細胞質(zhì)滯留［10］。綜上所述，YAP功能的調(diào)節(jié)不是一個單一的過程，而是由多種方式協(xié)同參與完成的。

2 YAP與干細胞

干細胞（stem cells，SC）是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細胞，在一定條件下可以分化成多種功能細胞。近年來的研究發(fā)現(xiàn)Hippo通路中的核心協(xié)轉(zhuǎn)錄因子YAP具有維持干細胞干性的作用。大量的研究已經(jīng)在胚胎干細胞、神經(jīng)干細胞、造血干細胞中發(fā)現(xiàn)YAP-TEAD2的高表達能夠維持干細胞干性并且已經(jīng)成為維持干性的標(biāo)志物［11］。Tamm等［12］發(fā)現(xiàn)，YAP和TEAD2能激活哺乳動物胚胎干細胞的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子OCT4和Nanog的表達。此外，抑制YAP和TEAD2表達或抑制TEAD的功能都會造成干細胞失去干性。與此同時，在胚胎干細胞分化的過程中YAP蛋白和mRNA的表達水平隨著干性的缺失而顯著降低。在小鼠胚胎成纖維細胞轉(zhuǎn)化為多潛能干細胞的過程中YAP被激活，并協(xié)同SOX2、OCT4和KLF4增加小鼠胚胎成纖維細胞轉(zhuǎn)化為多潛能干細胞的效率，進一步驗證了YAP在維持干細胞干性當(dāng)中的作用［13］。在神經(jīng)干細胞中，YAP通過下游的Notch信號通路或Shh信號通路刺激細胞增殖和抑制細胞分化。神經(jīng)管中的YAP或轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)的TEAD的過表達都能夠通過抑制干細胞退出細胞周期導(dǎo)致神經(jīng)分化降低和神經(jīng)祖細胞數(shù)目的增加［14］。

另外，研究發(fā)現(xiàn)胚胎干細胞的干性可通過YAP/TAZ直接促進，并間接介導(dǎo)TGF-β/BMP或LIF信號通路，調(diào)節(jié)體內(nèi)和體外基因的表達［15］。最近的研究發(fā)現(xiàn)，YAP的激活將可以將肝細胞轉(zhuǎn)化為肝祖細胞，這個發(fā)現(xiàn)為了解肝癌的起源提供了新的思路［16］。此外，通過α連環(huán)蛋白依賴或非依賴途徑Y(jié)AP的過表達導(dǎo)致標(biāo)記的基底祖細胞的擴增和終末分化的抑制。在皮膚中，YAP的表達和核定位在基底表皮祖細胞中顯著增高，然而在已經(jīng)分化的表皮細胞中YAP易位到細胞質(zhì)中不發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活功能［17］。與之相一致的，敲除YAP后，祖細胞的增殖受到抑制并導(dǎo)致皮膚不能增殖。YAP還通過連接Hippo信號通路和其他促進增長的信號通路，如胰島素樣生長因子和Wnt信號通路，部分結(jié)合β-catenin通路調(diào)節(jié)胚胎和新生兒心肌細胞增殖并直接促進干性基因的表達。近年來，YAP在骨骼干細胞中的作用逐漸被證實，研究表明，YAP在C2C12成肌細胞和小鼠初級肌肉干細胞的成肌細胞中過表達，并保留祖細胞的增殖特性［18］。Barry等［19］報道，YAP在腸上皮細胞的特異性表達能夠通過抑制Wnt/β-catenin信號通路抑制腸道重建和降低腸道干細胞的數(shù)量。

3 YAP與腫瘤干細胞

腫瘤干細胞假說是近年來提出的一種新理論，由Mackillop于1983年首次提出，認為在所有的腫瘤中都可能存在著一小簇具有自我更新能力、能分化為其他腫瘤類型并啟動腫瘤形成的腫瘤干細胞。90年代末在急性髓系白血病中發(fā)現(xiàn)腫瘤干細胞［20］，隨后研究人員分別在乳腺癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥、結(jié)腸癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌等實體瘤中也鑒定出了腫瘤干細胞的存在，進一步證實了腫瘤干細胞假說。目前，越來越多的學(xué)者認為腫瘤干細胞才是癌癥發(fā)生、發(fā)展以及治療后復(fù)發(fā)的根源，它可能是腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的根本原因，開展腫瘤干細胞的靶向藥物和基因治療研究極有可能為根除腫瘤帶來新的希望。

目前，已在胚胎干細胞、神經(jīng)干細胞、造血干細胞研究中發(fā)現(xiàn)YAP-TEAD2的高表達能夠維持干細胞干性并且已經(jīng)成為維持干性的標(biāo)志物［11］。腫瘤干細胞與干細胞具有很多相似的特性，雖然目前對于YAP維持腫瘤干細胞作用的研究較少，但是YAP在腫瘤發(fā)生和維持腫瘤干細胞干性方面的作用吸引了相當(dāng)多的關(guān)注。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中TAZ是維持乳腺癌干細胞干性的主要調(diào)節(jié)因子［21］。993例原發(fā)乳腺癌病例的微陣列分析發(fā)現(xiàn)一簇基因相比于G1期（良性腫瘤）在G3期（即低分化的腫瘤）高表達。其中，在G3期腫瘤發(fā)現(xiàn)YAP/TAZ活性升高，而且在胚胎和正常乳腺干細胞中的也觀察到了YAP/TAZ表達的升高［21］。

YAP和TEAD在維持腫瘤干細胞干性方面起到協(xié)同的作用，并且可能在維持腫瘤干細胞干性和自我更新調(diào)節(jié)方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用。YAP和TEAD在髓母細胞瘤的腫瘤干細胞中高表達。在與Shh相關(guān)的髓母細胞瘤中YAP表達上調(diào)，當(dāng)敲除YAP后小腦顆粒神經(jīng)元顯著降低［22］。Xia等［23］研究首次發(fā)現(xiàn)YAP參與了卵巢癌干細胞調(diào)節(jié)機制，YAP起到維持卵巢癌干細胞干性的作用，并且在失去干性的卵巢癌干細胞中YAP表達下降。YAP下游的因子TEAD在卵巢癌干細胞中也呈現(xiàn)高表達狀態(tài)，然而敲除YAP后YAP-TEAD表達顯著降低。有研究發(fā)現(xiàn)YAP1通過與TEAD保守的結(jié)合位點結(jié)合直接上調(diào)Sox9，并且維持各種胃腸道起源非轉(zhuǎn)化類型細胞的干性（腫瘤球體的形成，擴散和致瘤性），包括原發(fā)性食管上皮細胞、永生化胚胎肝細胞以及食管癌細胞［24］。

最新的研究發(fā)現(xiàn)YAP調(diào)控腫瘤干細胞的新途徑，即Sox2-YAP-Hippo途徑。Sox2-Hippo軸研究中發(fā)現(xiàn)，Sox2通過抑制Hippo途徑中的兩個轉(zhuǎn)錄因子Nf2和WWC1拮抗Hippo通路，導(dǎo)致YAP過表達，從而增加腫瘤干細胞的數(shù)量并且促進骨肉瘤的生成。該研究中Sox2通過調(diào)節(jié)YAP-Hippo腫瘤抑制通路維持骨肉瘤干細胞的干性，因此，破壞YAP轉(zhuǎn)錄活性可能是Sox2依賴型腫瘤的治療策略［25］。在非小細胞肺癌中，研究發(fā)現(xiàn)YAP1通過WW結(jié)構(gòu)域與轉(zhuǎn)錄因子OCT4相互作用，促進Sox2的表達、干細胞自我更新；干細胞樣血管生成在非小細胞肺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［26］。

4 結(jié)語

自從1994年首次發(fā)現(xiàn)YAP蛋白，在過去十年的研究中逐步發(fā)現(xiàn)的主要調(diào)控機制為通過翻譯后修飾和蛋白質(zhì)之間的相互作用激活YAP的轉(zhuǎn)錄活性。同時，YAP作為Hippo信號通路中的核心協(xié)轉(zhuǎn)錄蛋白在調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)、器官大小、干細胞干性維持以及腫瘤發(fā)生發(fā)展方面起到了關(guān)鍵作用。之后在果蠅和小鼠身上的基因檢測為YAP在調(diào)控器官大小和組織再生方面的作用提供了有力證據(jù)。近年來，YAP在癌癥發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用特別是其維持干細胞干性的作用為癌癥的研究提供了新的方向。然而，還有一些關(guān)鍵問題需要解決，YAP-TAZ和YAP-TEAD在維持干細胞方面的功能只在少數(shù)細胞類型中得到驗證。需要在更廣范圍的組織特異性干細胞和各種類型的癌癥干細胞中進一步研究揭示YAP/TAZ及YAP-TEAD的生理作用，其結(jié)果可能會開拓對YAP蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程中調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)作用的認識。另外，在應(yīng)用YAP作為治療靶點進行癌癥治療方面尚無有效的治療方案出現(xiàn)。期待未來有更多的在腫瘤治療和再生醫(yī)學(xué)方面YAP抑制或激活對癌癥影響的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的探索，為癌癥的研究提供新的線索和方向。

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