引用本文: 张小东, 杨照国, 唐世磊, 李航宇. 肿瘤细胞中不同信号通路调控YAP作用机理的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2015, 22(10): 1270-1273. doi: 10.7507/1007-9424.20150331 复制
恶性肿瘤细胞具有低分化、高侵袭力及无限增殖的能力,其具体机理一直是人们研究的重点。近年来,HIPPO信号通路的发现为多年的机理研究带来了一丝光明。作为一条高度保守的生长控制信号通路,其主要参与调控器官大小及细胞增殖凋亡过程[1],而下游的效应蛋白yes相关蛋白(yes association protein,YAP),在这一过程中发挥着举足轻重的作用。YAP过表达会诱导细胞生长,抑制细胞凋亡,其功能缺失或降解又会抑制细胞生长,促进细胞凋亡。有研究[2]表明,YAP在多种肿瘤细胞中处于异常表达状态,成为肿瘤恶性程度的决定者,故也被称作致癌蛋白。就目前的研究进展来看,在肿瘤细胞中,YAP不仅受经典的HIPPO通路调控,同时也接受来自Rho-GTP、Wnt/β-Catenin、JNK等信号通路的调控。加深对YAP调控的认识,有望为恶性肿瘤的防治提供新的思路和策略。笔者现就肿瘤中不同通路对YAP的调控这一问题进行综述。
1 YAP结构
YAP作为yes相关蛋白于1994年被发现[3],2005年,研究人员[4]在果蝇体内将其同源物Yorkie作为Warts相互作用蛋白分离出来,并将其定位为HIPPO通路的下游,YAP是经典HIPPO通路下游的转录共激活因子。YAP自身并没有DNA结合位点,而存在多个结构域和特异性氨基酸序列[5],包括1个SH3连接模体、1~2个WW结构域、1个CC结构域和14-3-3蛋白结合位点,羧基末端有PDZ绑定基序,而氨基末端则是富脯氨酸的结构域。其中WW结构域能特异性识别并结合含Pro-Pro-X-Tyr(PPXY)序列配体[6],调节其与富含脯氨酸结构域的相互作用。通过这些结构域和特异性氨基酸序列,YAP能与TEAD家族转录因子、细胞周期素蛋白E等多种蛋白质相互作用,并接受多条细胞内信号转导通路的调控,发挥着多元性的作用。
2 YAP与肿瘤
有研究[7]表明,人体内YAP基因存在于与肿瘤相关的染色体11q22上,其表达产物YAP蛋白的表达水平和细胞核定位上调是其发挥致癌效应的主要机理。最初在裸鼠肝脏上的研究[8]显示,YAP的过表达促进了肝细胞增殖,并最终导致肿瘤形成。Xu等[9]在对177对肝癌组织及其癌旁组织的对比研究中发现,YAP在大约62%的肝癌组织中过表达并主要定位在肝癌细胞核中,且过表达的YAP与肝癌的不良分化有明显关系,并且与血清中高AFP水平相关;同时发现YAP是肝癌的无病生存时间和总生存时间的独立预测因素。近几年对结肠腺癌、肺腺癌、卵巢浆液性囊腺瘤[2]、膀胱癌[10]等组织的研究发现,YAP在这几种肿瘤细胞核中均异常高表达,提示YAP在细胞核内的表达上调促进了肿瘤的发生。
虽然目前大多数研究认为YAP是致癌蛋白,但有研究[11-12]发现,YAP在乳腺癌中却扮演着肿瘤抑制蛋白的作用。2008年Yuan等[11]首次提出YAP在乳腺癌中发挥抑癌基因作用,在对侵袭性乳腺癌及正常组织的免疫组化分析中发现,良性组织的细胞核内YAP高度表达,且明显高于细胞质中YAP表达水平,而恶性组织中YAP表达缺失。随后,Jaramillo-Rodriguez等[12]对正常乳腺组织和乳腺导管细胞癌的免疫组化分析结果同样揭示了YAP在乳腺癌中扮演了抑癌基因的角色;同时其研究结果还表明,YAP在不同乳腺癌分型中表达不同,作者分析这种YAP表达不同与人体内雌激素受体(ER)和孕激素受体(PR)相关,并推测YAP是ER和PR的共激活剂。这或许可以成为乳腺癌的潜在治疗方法。YAP在乳腺癌细胞中发挥的作用与在其他肿瘤细胞中的作用不一样,提示乳腺癌细胞中调控YAP的信号通路或许与其他肿瘤细胞中的信号通路不同,不同信号通路调控下的YAP可能会发挥不同的功能。
3 YAP的表达调控
YAP在不同肿瘤组织中的表达不同,故其发挥的作用也不同,这与上游信号通路对其表达调控相关。最初的研究[13]认为,HIPPO信号通路对YAP的表达起主要作用;目前越来越多的研究[14-16]表明,在肿瘤组织中存在多条信号通路调控YAP的表达。
3.1 HIPPO信号通路调控YAP的表达
在HIPPO信号通路中,YAP的活性主要受其核心成分MST1/2、WW45、LATS1/2和Mob1的调控[17],当细胞过度生长时,HIPPO通路被激活,MST1/2与其调控蛋白WW45结合形成的复合物,直接磷酸化LATS1/2,活化的LATS1/2转而磷酸化YAP。最初的研究[18]发现,LATS1/2基因缺陷小鼠的细胞核内YAP的表达上调,并导致软骨瘤和卵巢癌的发生。Zhao等[19]在对多种肿瘤细胞的研究中发现,YAP在第127位丝氨酸(S127)位点被LATS1/2磷酸化,并形成14-3-3蛋白结合位点,磷酸化后的YAP与之结合而失去转录活性,无法进入细胞核中发挥促生长作用而保留在细胞质中。YAP在细胞核中的定位上调是其发挥促生长作用的关键条件。然而,随着对YAP研究的深入,人们发现YAP无法进入细胞核内发挥作用的原因,单纯用LATS1/2在S127位点磷酸化YAP不能完全解释。这表明存在着其他未知的调控YAP的方式。Zhao等[20]研究进一步发现,YAP上5个被共识的HXRXXS基序都可以被LATS1/2磷酸化,除外S127位点,LATS1/2在YAP第381位丝氨酸(S381)位点的磷酸化,将使YAP被CK1激酶磷酸化形成1个“phosphodegron”,“phosphodegron”可以被SCF(skp1-Cullin1-F-box)泛素连接酶关键连接物β-TRCP识别,在细胞质中进一步被泛素化降解。Zhou等[21]在肝癌的研究中发现,MST1/2通过磷酸化支架蛋白(Mob1)调控YAP的磷酸化,而这一过程并未激活LATS1/2。同时有研究[22]发现,磷酸化的Mob1更易结合LATS1/2,二者形成的复合物共同磷酸化YAP。由此可见,YAP的活性既依赖LATS1/2的直接磷酸化作用,又依赖LATS1/2-Mob1复合物的磷酸化调控, 这极大地丰富了经典HIPPO通路中的MST1/2-LATS1/2-YAP途径。
3.2 Rho-GTP酶调控YAP的表达
以往的研究[23]表明,在肿瘤细胞中,Rho-GTP酶主要通过对细胞骨架重组的调控,调节肿瘤细胞的侵袭转移过程。近几年的研究[24-27]发现,Rho-GTP酶同样也可作为YAP上游输入信号对YAP进行调控,在肿瘤细胞中发挥作用。Yu等[25]的研究首次提出,肿瘤细胞中Rho-GTP酶的活性增加可以促进YAP的去磷酸化,增加其核转录活动。Wang等[26]通过在乳腺癌细胞中转染Rho-GTP酶以及使用辛伐他汀抑制Rho-GTP酶活性,证实了Rho-GTP酶对YAP的调控作用,并发现细胞骨架的破坏诱导了YAP的磷酸化以及其在细胞质内的聚集,而且这一过程并不依赖MST1/2和LATS1/2的活性。随后Sorrention等[27]通过研究多种细胞系中甲羟戊酸通路对YAP的调控时发现,Rho-GTP酶在细胞膜上的正确有效的定位,维持了YAP在细胞核中的聚集,并促进了其转录活性;接下来使用Rho-GTP酶的抑制剂C3转移酶处理细胞后发现,在蛋白水平上,加速了YAP在S127位点的磷酸化及降解,降低了YAP的活性,但此过程并没有激活LATS1/2激酶,而是一种未知的蛋白酶,由此发现Rho-GTP酶对YAP的调控并不依赖传统的HIPPO通路。那是否依赖于细胞骨架的改变呢?有趣的是,该实验同样发现,细胞骨架的改变对YAP的调控既不依赖LATS1/2的活性,同时也区别于Rho-GTP酶对YAP的调控。因此,Rho-GTP酶对YAP的调控是一种独立的非传统的调控方式,这为未来肿瘤的临床靶向治疗提供了一个新的参考靶点。
3.3 Wnt/β-Catenin信号通路调控YAP的表达
Wnt/β-Catenin信号通路是一条极为保守的通路,其传导过程的异常或障碍,将会导致细胞在生理代谢过程的异常,从而引起各种疾病甚至肿瘤发生。β链蛋白(β-Catenin)是该通路中重要的信号传导蛋白,当Wnt存在的情况下[28],β-Catenin在细胞浆内积累,并进入细胞核与T细胞因子(TCF/LEF)家族形成复合物,激活靶基因。β-Catenin由细胞浆向细胞核内的转移被认为是该信号被激活行使功能的标志。近年来,越来越多的研究[29-33]发现,Wnt/β-Catenin信号通路对YAP存在着一定的调控作用。Konsavage等[30]在结直肠癌的研究中发现,β-Catenin表达的减少伴随着YAP在mRNA水平和蛋白质水平的减少,进一步的研究发现,YAP是Wnt/β-Catenin的直接靶基因,β-Catenin/TCF4复合体通过直接与YAP第1个内含子内的DNA增强元件结合,从而完成对YAP的表达调控。这是首次在转录水平上对YAP的调控表达方式进行阐述。在此基础上,Wang等[31]通过对肝癌细胞的研究,不但证实了Wnt/β-Catenin在转录水平对YAP基因表达的直接调控作用,同时也令人惊奇地发现了Wnt下游的直接靶基因tribbles homolog 2 (TRIB2)也参与到了对YAP的调控,当Wnt存在时,TRIB2通过与β-TRCP泛素化连接酶作用,维持了翻译后YAP蛋白的稳定性,确保了YAP作用的发挥。然而Heallen等[32]在对心肌细胞的研究中却发现,YAP抑制了Wnt/β-Catenin信号通路,限制了β-Catenin对心肌细胞的分化及心脏的增大过程中的促进作用。为了解释这一看似矛盾的现象,Azzolin等[33]对多种癌症细胞进行研究后提出,β-Catenin、轴蛋白(Axin)、糖原合成酶激酶3(glycogen synthase kinase 3,GSK3)以及YAP共同构成了细胞质破坏复合体(cytoplasmicdestruction complex),在Wnt信号缺失的细胞中,YAP与Axin紧密结合,占据主导地位,共同招募β-TRCP泛素化连接酶与破坏复合体的结合,复合体发挥功能,抑制β-Catenin的活性;当Wnt信号存在时,Wnt配体诱导大量辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related protein,LRP6)的集聚,LRP6在和YAP竞争性结合Axin的过程中占据绝对优势,使YAP从破坏复合体中分离出来,进入细胞核中集聚,同时激活靶基因的表达。综上所述,Wnt/β-Catenin信号通路既能在转录水平调控YAP的表达,也能在翻译后水平维持YAP蛋白的稳定,同时YAP在没有Wnt信号的情况下也能抑制β-Catenin的活性,这极大地加深了我们对于YAP和Wnt信号通路的认识,有望为恶性肿瘤的防治提供新的思路和策略。
3.4 JNK信号通路调控YAP的表达
目前JNK信号通路调控YAP存在着两种观点。一种观点认为,JNK信号通路能激活YAP,促进YAP在细胞核内的聚集,发挥致癌蛋白的作用。Kaneko等[34]在对果蝇和哺乳动物上皮细胞系MCF10A的研究中发现,JNK活化后能显著减少YAP在S127位点的磷酸化,增加YAP在细胞核内的聚集,促进细胞增殖,此项功能的实现主要依靠JNK对Ajuba蛋白家族成员LIMD1和WTIP的磷酸化作用;该实验还证实,JNK通过直接磷酸化LIMD1蛋白,促进LIMD1与LATS1的结合,抑制LATS1的活性表达,进而减少LATS1在S127位点对YAP的磷酸化作用,促进YAP向细胞核内的聚集。Codelia等[35]通过研究哺乳动物细胞中周期性牵张(cyclic stretch)对YAP活性的调控机理时发现,周期性牵张增加了YAP活性,促进细胞增殖分化,而该过程同样依赖JNK信号通路对LIMD1的直接磷酸化作用,减少了YAP在S127位点的磷酸化。另一种观点则认为,JNK信号通路能磷酸化YAP,而磷酸化后的YAP扮演了肿瘤抑制基因角色,促进了细胞凋亡。Tomlinson等[36]在对多种肿瘤细胞的研究中发现,JNK能在多个位点特异性磷酸化YAP,这些位点包括T119、S138、T154、S317和T362,并能增强YAP与p63直接结合的稳定性,促进细胞凋亡。这一观点也与近年来发现YAP在一些乳腺癌中所发挥的肿瘤抑制作用相一致。
对于这两种不同观点,近几年的研究[3, 34, 36]认为可能原因有两方面:①YAP在不同的位点磷酸化,改变了YAP的空间结构,导致YAP行使不同的功能。②与YAP自身的结构相关。因YAP自身无DNA结合位点,故与YAP结合的转录共激活因子将决定其作用的发挥,与TEAD的结合[3]发挥了致癌基因的作用,而与p73/p63结合则行使了抑癌基因的作用。但具体的原因依然有待于进一步的探索。
4 结论
经典HIPPO通路、Rho-GTP酶、JNK信号通路和Wnt/β-Catenin信号通路对于通路中的关键调控蛋白YAP的调控作用,极大地加深和丰富了人们对于肿瘤形成机理的认识,为深入研究细胞生长调控和肿瘤的发生机理提供了有利的理论依据。但是目前对于肿瘤细胞中调控YAP的机理研究尚不充分,YAP是否还接受其他信号通路的调控尚不明确。因此,进一步探讨肿瘤细胞中信号通路对于YAP的调控作用,以及强化对YAP调控靶点的研究,将会为未来的肿瘤临床靶向治疗提供新的思路和策略。
恶性肿瘤细胞具有低分化、高侵袭力及无限增殖的能力,其具体机理一直是人们研究的重点。近年来,HIPPO信号通路的发现为多年的机理研究带来了一丝光明。作为一条高度保守的生长控制信号通路,其主要参与调控器官大小及细胞增殖凋亡过程[1],而下游的效应蛋白yes相关蛋白(yes association protein,YAP),在这一过程中发挥着举足轻重的作用。YAP过表达会诱导细胞生长,抑制细胞凋亡,其功能缺失或降解又会抑制细胞生长,促进细胞凋亡。有研究[2]表明,YAP在多种肿瘤细胞中处于异常表达状态,成为肿瘤恶性程度的决定者,故也被称作致癌蛋白。就目前的研究进展来看,在肿瘤细胞中,YAP不仅受经典的HIPPO通路调控,同时也接受来自Rho-GTP、Wnt/β-Catenin、JNK等信号通路的调控。加深对YAP调控的认识,有望为恶性肿瘤的防治提供新的思路和策略。笔者现就肿瘤中不同通路对YAP的调控这一问题进行综述。
1 YAP结构
YAP作为yes相关蛋白于1994年被发现[3],2005年,研究人员[4]在果蝇体内将其同源物Yorkie作为Warts相互作用蛋白分离出来,并将其定位为HIPPO通路的下游,YAP是经典HIPPO通路下游的转录共激活因子。YAP自身并没有DNA结合位点,而存在多个结构域和特异性氨基酸序列[5],包括1个SH3连接模体、1~2个WW结构域、1个CC结构域和14-3-3蛋白结合位点,羧基末端有PDZ绑定基序,而氨基末端则是富脯氨酸的结构域。其中WW结构域能特异性识别并结合含Pro-Pro-X-Tyr(PPXY)序列配体[6],调节其与富含脯氨酸结构域的相互作用。通过这些结构域和特异性氨基酸序列,YAP能与TEAD家族转录因子、细胞周期素蛋白E等多种蛋白质相互作用,并接受多条细胞内信号转导通路的调控,发挥着多元性的作用。
2 YAP与肿瘤
有研究[7]表明,人体内YAP基因存在于与肿瘤相关的染色体11q22上,其表达产物YAP蛋白的表达水平和细胞核定位上调是其发挥致癌效应的主要机理。最初在裸鼠肝脏上的研究[8]显示,YAP的过表达促进了肝细胞增殖,并最终导致肿瘤形成。Xu等[9]在对177对肝癌组织及其癌旁组织的对比研究中发现,YAP在大约62%的肝癌组织中过表达并主要定位在肝癌细胞核中,且过表达的YAP与肝癌的不良分化有明显关系,并且与血清中高AFP水平相关;同时发现YAP是肝癌的无病生存时间和总生存时间的独立预测因素。近几年对结肠腺癌、肺腺癌、卵巢浆液性囊腺瘤[2]、膀胱癌[10]等组织的研究发现,YAP在这几种肿瘤细胞核中均异常高表达,提示YAP在细胞核内的表达上调促进了肿瘤的发生。
虽然目前大多数研究认为YAP是致癌蛋白,但有研究[11-12]发现,YAP在乳腺癌中却扮演着肿瘤抑制蛋白的作用。2008年Yuan等[11]首次提出YAP在乳腺癌中发挥抑癌基因作用,在对侵袭性乳腺癌及正常组织的免疫组化分析中发现,良性组织的细胞核内YAP高度表达,且明显高于细胞质中YAP表达水平,而恶性组织中YAP表达缺失。随后,Jaramillo-Rodriguez等[12]对正常乳腺组织和乳腺导管细胞癌的免疫组化分析结果同样揭示了YAP在乳腺癌中扮演了抑癌基因的角色;同时其研究结果还表明,YAP在不同乳腺癌分型中表达不同,作者分析这种YAP表达不同与人体内雌激素受体(ER)和孕激素受体(PR)相关,并推测YAP是ER和PR的共激活剂。这或许可以成为乳腺癌的潜在治疗方法。YAP在乳腺癌细胞中发挥的作用与在其他肿瘤细胞中的作用不一样,提示乳腺癌细胞中调控YAP的信号通路或许与其他肿瘤细胞中的信号通路不同,不同信号通路调控下的YAP可能会发挥不同的功能。
3 YAP的表达调控
YAP在不同肿瘤组织中的表达不同,故其发挥的作用也不同,这与上游信号通路对其表达调控相关。最初的研究[13]认为,HIPPO信号通路对YAP的表达起主要作用;目前越来越多的研究[14-16]表明,在肿瘤组织中存在多条信号通路调控YAP的表达。
3.1 HIPPO信号通路调控YAP的表达
在HIPPO信号通路中,YAP的活性主要受其核心成分MST1/2、WW45、LATS1/2和Mob1的调控[17],当细胞过度生长时,HIPPO通路被激活,MST1/2与其调控蛋白WW45结合形成的复合物,直接磷酸化LATS1/2,活化的LATS1/2转而磷酸化YAP。最初的研究[18]发现,LATS1/2基因缺陷小鼠的细胞核内YAP的表达上调,并导致软骨瘤和卵巢癌的发生。Zhao等[19]在对多种肿瘤细胞的研究中发现,YAP在第127位丝氨酸(S127)位点被LATS1/2磷酸化,并形成14-3-3蛋白结合位点,磷酸化后的YAP与之结合而失去转录活性,无法进入细胞核中发挥促生长作用而保留在细胞质中。YAP在细胞核中的定位上调是其发挥促生长作用的关键条件。然而,随着对YAP研究的深入,人们发现YAP无法进入细胞核内发挥作用的原因,单纯用LATS1/2在S127位点磷酸化YAP不能完全解释。这表明存在着其他未知的调控YAP的方式。Zhao等[20]研究进一步发现,YAP上5个被共识的HXRXXS基序都可以被LATS1/2磷酸化,除外S127位点,LATS1/2在YAP第381位丝氨酸(S381)位点的磷酸化,将使YAP被CK1激酶磷酸化形成1个“phosphodegron”,“phosphodegron”可以被SCF(skp1-Cullin1-F-box)泛素连接酶关键连接物β-TRCP识别,在细胞质中进一步被泛素化降解。Zhou等[21]在肝癌的研究中发现,MST1/2通过磷酸化支架蛋白(Mob1)调控YAP的磷酸化,而这一过程并未激活LATS1/2。同时有研究[22]发现,磷酸化的Mob1更易结合LATS1/2,二者形成的复合物共同磷酸化YAP。由此可见,YAP的活性既依赖LATS1/2的直接磷酸化作用,又依赖LATS1/2-Mob1复合物的磷酸化调控, 这极大地丰富了经典HIPPO通路中的MST1/2-LATS1/2-YAP途径。
3.2 Rho-GTP酶调控YAP的表达
以往的研究[23]表明,在肿瘤细胞中,Rho-GTP酶主要通过对细胞骨架重组的调控,调节肿瘤细胞的侵袭转移过程。近几年的研究[24-27]发现,Rho-GTP酶同样也可作为YAP上游输入信号对YAP进行调控,在肿瘤细胞中发挥作用。Yu等[25]的研究首次提出,肿瘤细胞中Rho-GTP酶的活性增加可以促进YAP的去磷酸化,增加其核转录活动。Wang等[26]通过在乳腺癌细胞中转染Rho-GTP酶以及使用辛伐他汀抑制Rho-GTP酶活性,证实了Rho-GTP酶对YAP的调控作用,并发现细胞骨架的破坏诱导了YAP的磷酸化以及其在细胞质内的聚集,而且这一过程并不依赖MST1/2和LATS1/2的活性。随后Sorrention等[27]通过研究多种细胞系中甲羟戊酸通路对YAP的调控时发现,Rho-GTP酶在细胞膜上的正确有效的定位,维持了YAP在细胞核中的聚集,并促进了其转录活性;接下来使用Rho-GTP酶的抑制剂C3转移酶处理细胞后发现,在蛋白水平上,加速了YAP在S127位点的磷酸化及降解,降低了YAP的活性,但此过程并没有激活LATS1/2激酶,而是一种未知的蛋白酶,由此发现Rho-GTP酶对YAP的调控并不依赖传统的HIPPO通路。那是否依赖于细胞骨架的改变呢?有趣的是,该实验同样发现,细胞骨架的改变对YAP的调控既不依赖LATS1/2的活性,同时也区别于Rho-GTP酶对YAP的调控。因此,Rho-GTP酶对YAP的调控是一种独立的非传统的调控方式,这为未来肿瘤的临床靶向治疗提供了一个新的参考靶点。
3.3 Wnt/β-Catenin信号通路调控YAP的表达
Wnt/β-Catenin信号通路是一条极为保守的通路,其传导过程的异常或障碍,将会导致细胞在生理代谢过程的异常,从而引起各种疾病甚至肿瘤发生。β链蛋白(β-Catenin)是该通路中重要的信号传导蛋白,当Wnt存在的情况下[28],β-Catenin在细胞浆内积累,并进入细胞核与T细胞因子(TCF/LEF)家族形成复合物,激活靶基因。β-Catenin由细胞浆向细胞核内的转移被认为是该信号被激活行使功能的标志。近年来,越来越多的研究[29-33]发现,Wnt/β-Catenin信号通路对YAP存在着一定的调控作用。Konsavage等[30]在结直肠癌的研究中发现,β-Catenin表达的减少伴随着YAP在mRNA水平和蛋白质水平的减少,进一步的研究发现,YAP是Wnt/β-Catenin的直接靶基因,β-Catenin/TCF4复合体通过直接与YAP第1个内含子内的DNA增强元件结合,从而完成对YAP的表达调控。这是首次在转录水平上对YAP的调控表达方式进行阐述。在此基础上,Wang等[31]通过对肝癌细胞的研究,不但证实了Wnt/β-Catenin在转录水平对YAP基因表达的直接调控作用,同时也令人惊奇地发现了Wnt下游的直接靶基因tribbles homolog 2 (TRIB2)也参与到了对YAP的调控,当Wnt存在时,TRIB2通过与β-TRCP泛素化连接酶作用,维持了翻译后YAP蛋白的稳定性,确保了YAP作用的发挥。然而Heallen等[32]在对心肌细胞的研究中却发现,YAP抑制了Wnt/β-Catenin信号通路,限制了β-Catenin对心肌细胞的分化及心脏的增大过程中的促进作用。为了解释这一看似矛盾的现象,Azzolin等[33]对多种癌症细胞进行研究后提出,β-Catenin、轴蛋白(Axin)、糖原合成酶激酶3(glycogen synthase kinase 3,GSK3)以及YAP共同构成了细胞质破坏复合体(cytoplasmicdestruction complex),在Wnt信号缺失的细胞中,YAP与Axin紧密结合,占据主导地位,共同招募β-TRCP泛素化连接酶与破坏复合体的结合,复合体发挥功能,抑制β-Catenin的活性;当Wnt信号存在时,Wnt配体诱导大量辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related protein,LRP6)的集聚,LRP6在和YAP竞争性结合Axin的过程中占据绝对优势,使YAP从破坏复合体中分离出来,进入细胞核中集聚,同时激活靶基因的表达。综上所述,Wnt/β-Catenin信号通路既能在转录水平调控YAP的表达,也能在翻译后水平维持YAP蛋白的稳定,同时YAP在没有Wnt信号的情况下也能抑制β-Catenin的活性,这极大地加深了我们对于YAP和Wnt信号通路的认识,有望为恶性肿瘤的防治提供新的思路和策略。
3.4 JNK信号通路调控YAP的表达
目前JNK信号通路调控YAP存在着两种观点。一种观点认为,JNK信号通路能激活YAP,促进YAP在细胞核内的聚集,发挥致癌蛋白的作用。Kaneko等[34]在对果蝇和哺乳动物上皮细胞系MCF10A的研究中发现,JNK活化后能显著减少YAP在S127位点的磷酸化,增加YAP在细胞核内的聚集,促进细胞增殖,此项功能的实现主要依靠JNK对Ajuba蛋白家族成员LIMD1和WTIP的磷酸化作用;该实验还证实,JNK通过直接磷酸化LIMD1蛋白,促进LIMD1与LATS1的结合,抑制LATS1的活性表达,进而减少LATS1在S127位点对YAP的磷酸化作用,促进YAP向细胞核内的聚集。Codelia等[35]通过研究哺乳动物细胞中周期性牵张(cyclic stretch)对YAP活性的调控机理时发现,周期性牵张增加了YAP活性,促进细胞增殖分化,而该过程同样依赖JNK信号通路对LIMD1的直接磷酸化作用,减少了YAP在S127位点的磷酸化。另一种观点则认为,JNK信号通路能磷酸化YAP,而磷酸化后的YAP扮演了肿瘤抑制基因角色,促进了细胞凋亡。Tomlinson等[36]在对多种肿瘤细胞的研究中发现,JNK能在多个位点特异性磷酸化YAP,这些位点包括T119、S138、T154、S317和T362,并能增强YAP与p63直接结合的稳定性,促进细胞凋亡。这一观点也与近年来发现YAP在一些乳腺癌中所发挥的肿瘤抑制作用相一致。
对于这两种不同观点,近几年的研究[3, 34, 36]认为可能原因有两方面:①YAP在不同的位点磷酸化,改变了YAP的空间结构,导致YAP行使不同的功能。②与YAP自身的结构相关。因YAP自身无DNA结合位点,故与YAP结合的转录共激活因子将决定其作用的发挥,与TEAD的结合[3]发挥了致癌基因的作用,而与p73/p63结合则行使了抑癌基因的作用。但具体的原因依然有待于进一步的探索。
4 结论
经典HIPPO通路、Rho-GTP酶、JNK信号通路和Wnt/β-Catenin信号通路对于通路中的关键调控蛋白YAP的调控作用,极大地加深和丰富了人们对于肿瘤形成机理的认识,为深入研究细胞生长调控和肿瘤的发生机理提供了有利的理论依据。但是目前对于肿瘤细胞中调控YAP的机理研究尚不充分,YAP是否还接受其他信号通路的调控尚不明确。因此,进一步探讨肿瘤细胞中信号通路对于YAP的调控作用,以及强化对YAP调控靶点的研究,将会为未来的肿瘤临床靶向治疗提供新的思路和策略。