YAP蛋白與腫瘤

蔣 寧，顧 愷，牛遠杰

(天津醫科大學第二醫院天津市泌尿外科研究所，天津300211)

YAP(Yes-associated protein)，即Yes相關蛋白，是一種多功能的細胞內連接蛋白和轉錄共激活因子［1］。YAP蛋白是Hippo信號通路中一個起中心作用的開關蛋白，在細胞正常生長發育過程中YAP結合轉錄因子TEAD促進下游目的基因的表達從而促進細胞生長、抑制細胞凋亡。細胞的過度生長則引起上游激酶對YAP磷酸化從而促使其失去功能或降解。科學家們近來發現Hippo-YAP信號通路對于腫瘤的發生發展有著重要的作用，通過對此信號通路進行深入研究，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信號通路所介導的細胞生長控制中起著中心樞紐作用。Sudol等發現YAP與Src家族的酪氨酸蛋白激酶Yes結合［1］。在不同的剪接情況下YAP具有一個或兩個WW結構域，通過第一個WW結構域可以與轉錄因子如PEBP2α的 PPXY 模體結合［2］。

McDonald研究發現在YAP的C端具有轉錄激活結構域然而卻沒有DNA結合結構域，因此其被歸類為轉錄共激活子，也有報道YAP與其他含有PPXY模體的轉錄因子結合起著轉錄共激活的作用，如 ErbB4、P73等［3］。YAP也與 TEAD 家族轉錄因子結合，最近Lamar的研究顯示，與TEAD家族成員的結合是YAP行使其功能的重要條件，突變TEAD或YAP的結合結構域相關重要位點都將抑制YAP誘導基因表達及其促進細胞生長等功能［4］。同樣在果蠅中，YAP的同源蛋白 Yki通過與TEAD的同源蛋白scalloped(Sd)結合誘導一些細胞生長相關基因如細胞周期蛋白E(cyclin E)、Diap1的表達，從而促進細胞增殖和抑制細胞凋亡［5］。

2 Hippo-YAP信號傳導通路

Hippo-YAP信號通路是由多種抑癌基因和YAP癌基因組成，其第一個組成部分Wts最早于1995年被發現，之后其他幾個核心成員 Lats、Mats、Sav和Hippo陸續被報導，這幾個核心成分之間是高度保守的［6］。Hippo屬于STE20蛋白激酶家族，其通過和WW結構域支架蛋白Sav結合來使下游激酶Wts活化。Mats是一種小調節蛋白，它可以影響Wts蛋白抑制細胞生長和通過YAP蛋白調節細胞凋亡的作用。目前確定的可參與調節Hippo通路活動的上游成分有非典型的鈣黏蛋白 Fat、WW結構蛋白Kibra等［7］。YAP作為一個致癌基因，其 mRNA在許多腫瘤細胞內均高表達。YAP還是一個已經明確的Hippo通路的下游基因，Mats和Lats等基因是YAP的上游基因，它們通過使YAP從胞質向胞核轉移或使其磷酸化負向調節其作用。通過此途徑可以使YAP的末端磷酸化，此時的YAP蛋白作用大大降低，一旦敲除Lats后，YAP活性重新升高，證實了YAP是Lats的促腫瘤靶點［8］。TEAD家族中的TEAD1和TEAD2作為YAP的下游，在YAP介導的上皮間質轉化和腫瘤細胞增殖中起重要作用［9］。

3 YAP還參與調解 AKT-mTORC、WNT和MAPK等信號通路

研究證實，YAP激活了細胞生長的重要調控因子哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)［10］。在 YAP 對 mTOR 的調控中，mTOR上游負調控子PTEN起關鍵性作用。YAP通過誘導miR-29抑制PTEN轉錄下調PTEN表達，轉而激活了mTOR信號通路。研究證實YAP調控PI(3)K-mTOR信號控制了細胞的大小、組織生長和增生，揭示了Hippo與PI(3)K-mTOR信號之間的功能相關性，為在器官大小調控中協調這兩條信號提供了分子基礎。Kang研究認為YAP能激活MAPK通路，YAP通過調控RAF/MEK/ERK途徑影響腫瘤細胞的生長［11］。

YAP作為一種基因轉錄共激活因子在維持腫瘤干細胞自我更新及分化方面起著重要作用。Wnt信號調節Hippo途徑，Tsai在結腸癌細胞中利用ChIP-seq技術確定了b-catenin/TCF能夠結合到YAP基因的第一個內含子中。這說明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胞的生長和裸鼠移植瘤的形成［12］。此外，YAP 和 b-catenin表達在大多數(85%)的原代人類結腸腫瘤細胞核中，提示這兩個轉錄共活化劑可協同促進腫瘤發生在結腸［13］。YAP磷酸化后能夠結合b-catenin，使其定位在細胞質，不能進入核內發揮作用［14］。

Hippo調節Wnt信號通路，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結合，能過解離 b-catenin復合體，降低wnt信號通路的活性。Hippo通路也能通過影響wnt靶基因的轉錄而改變wnt信號通路的活性。YAP蛋白與一些wnt相關基因的啟動子序列結合，如Polycomb基因家族(PcG)，Nanog，Oct4以及 Sox2等。PcG蛋白之一的EZH2是一種針對于H3K27三甲基化的組蛋白甲基轉移酶［14］，在維持腫瘤干細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。同時也有一些與TEAD結合的wnt相關基因，如 Esrrb，以 Oct4依賴的方式與Nanog啟動子結合，以及Gab1基因，其通過與SHP2結合調節LIF誘導的胚胎基因的表達［15－16］。由于YAP與TEAD形成轉錄復合物，因此這些基因可能也為YAP的目標基因。實驗研究表明，過表達YAP促進這些基因的表達而降低YAP蛋白水平則減少這些基因的表達，這進一步說明了YAP蛋白調節Wnt信號通路方面起著重要作用。

4 YAP與腫瘤

YAP進入細胞核后作為轉錄共激活因子與TEAD結合從而促進細胞增殖生長，后來的研究發現YAP基因存在于與多種人類腫瘤相關的染色體11q22上，因此YAP基因是一種原癌基因［4］。后續的諸多研究也表明，在多種腫瘤細胞中YAP蛋白表達水平及細胞核定位上調。在MCF10A細胞中過表達YAP則引起上皮-間質轉化［4］，后者常常與腫瘤細胞的轉移相關。在癌細胞中YAP與MYC原癌基因協同促進腫瘤的生長［17］，在轉入肝特異性YAP基因的老鼠中肝尺寸變大并最終發展成腫瘤［15］。YAP的原癌基因功能也在其上游基因的突變中得到證實，YAP的上游基因為一系列激酶復合物，在細胞過度生長等條件下激活并最終磷酸化YAP，促進其胞核-胞質轉移或泛素化降解從而抑制YAP的促細胞增殖生長功能。因此YAP上游基因的突變或缺失將導致YAP表達及功能的上調從而引發腫瘤。YAP是一種原癌蛋白，YAP表達或功能的上調促進腫瘤的發生與生長，而抑制其功能或降低其表達水平有助于抑制腫瘤。另外在正常細胞生長過程中存在著細胞生長接觸抑制的現象從而避免細胞的過度生長，而腫瘤細胞則失去了細胞生長接觸抑制的機制。研究表明，YAP蛋白也能使前列腺癌細胞失去接觸性抑制，過度生長，YAP蛋白也被證實在前列腺癌組織表達增高［18］。由此可見，在過度生長的細胞中，YAP以依賴于Mer信號通路的方式磷酸化從而轉移到細胞質或泛素化降解，最終降低或失去其誘導細胞生長功能。研究證實，在轉移性前列腺癌組織中LATS1/2表達顯著降低，而LATS能磷酸化 YAP使之失活，誘導前列腺癌細胞失巢凋亡［18－19］。

5 小結

YAP作為Hippo信號通路中的中心關鍵蛋白質其在調解AKT-mTORC、WNT和MAPK信號通路以及腫瘤發生中扮演著重要的角色。YAP也在腫瘤細胞中高表達，YAP上游負性調控蛋白的缺失或突變以及YAP本身的高表達都將促進腫瘤的發生和生長，因此YAP又是一種原癌蛋白。本研究組利用蛋白質組學技術篩選YAP蛋白作為前列腺癌的靶標，但是YAP蛋白與前列腺癌發生發展機制還不明確，深入研究YAP信號傳導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依據。

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