Hippo 途径与靶向策略

在 PubMed 输入了“Hippo pathway or YAP/TAZ”，小编发现近十年来与 Hippo 通路沾点边的研究势头猛烈，且发的文章不少都“非富即贵”，如发表在 Nature Cell Biology 上的两篇关于 YAP (TAZ) 相变的文章 (两篇结论相反的文章，还能双双上顶刊)；发表在权威肝脏病学杂志 Hepatology 上的关于 YAP 在非酒精性脂肪性肝病 (NASH) 中的文章以及发表在 Protein & Cell 上的关于 SHANK2 (Hippo 通路组分) 的文章等。看来关于 Hippo 途径不仅是热点，而且还是持续热点，小编一把按住狂跳的心，一头扎进了 Hippo 途径。

 

 

Hippo 途径是果蝇和哺乳动物中高度保守的级联信号途径，通过调节关键靶基因参与多种生物学过程，包括细胞增殖、存活、分化、细胞命运决定和器官大小和组织稳态。而 Hippo 途径的信号异常也涉及多种病理，包括癌症，免疫等。

 

YAP/TAZ 是 Hippo 通路下游最主要的转录共激活因子，能在细胞质和细胞核之间穿梭 (Shuttle)。YAP/TAZ 蛋白是 Hippo 途径的枢纽，上游的多种信号分子通过直接或间接作用于 YAP/TAZ，主要是调控 YAP/TAZ 的定位，即调节 YAP/TAZ 滞留在细胞质或是进行核定位 (定位于细胞核，并与对应的转录因子相互作用，以调控靶基因的表达)。

 

图 1. Hippo 途径调节许多生物过程^[5]

 
目前鉴定的 Hippo 途径的组分就有 30 多种，下面是 Hippo 途径的主要组分表和对应的通路图。
 

Hippo 途径主要组分与功能^[6]

 

图 2. Hippo 信号通路的组成和调控^[7]
 
兴冲冲地进来的你，看完图表是不是这个样子的？
 

 

为了更好的理解这个通路，小编决定打破以往从上往下看图的习惯，从 Hippo 途径的核心——MST-LATS 激酶级联反应来追踪它的上游信号输入和下游转录调控。

 

■ 激酶级联反应

 

MST-LATS 激酶级联途径由一组激酶 (MST1/MST2, LATS1/LATS2) 和衔接蛋白SAV1、MOB1 组成。多种上游信号通过激活 MST-LATS 激酶级联反应，调节两个致癌转录共激活因子 YAP 和 TAZ 的定位。具体为：当 Hippo 通路打开时，与 SAV1 形成复合体的 MST1/2 激酶磷酸化并激活 LATS1/2-MOB1 复合体 → 活化的 LATS1/2-MOB1 然后磷酸化 YAP/TAZ → 磷酸化的 YAP/TAZ 被 14-3-3 蛋白保留在细胞质中或通过 β-Trcp E3 连接酶介导降解，抑制 YAP/TAZ 的核输入 → 下调下游靶标。当 Hippo 通路关闭时，YAP/TAZ 未被磷酸化，会易位到细胞核中，与 DNA 结合转录因子结合，促进靶基因的表达。

 

■ 上游多重信号输入

 

MST-LATS 激酶级联的磷酸化事件受到上游多种信号调节，包括 ：
 

1) 介导 Hippo 核心激酶激活的因子。如含 FERM 结构域的 NF2 蛋白、KIBRA 蛋白、TAO 激酶 (TAOK);

 

2) 细胞极性复合物和连接蛋白。极性和粘附蛋白，如 α-catenin、E-cadherin、CRUMBS 和 SCRIBBLE 复合物，可将 YAP/TAZ 隔离在细胞质中;

 

3) G 蛋白偶联受体 (GPCR) 和可溶性因子。其中 GPCR 激活或抑制 LATS1/2 取决于 Gα 蛋白类型；而 Run Fan et al. 证实乳腺细胞 EGFR 通过激活 PI3K 和 PDK1  抑制 Hippo 途径，引起 YAP 的激活;

 

4) 由 Rho 和肌动蛋白聚合调节的机械应力的变化，也可调节 YAP/TAZ 核定位;

 

5) 细胞应激信号如能量应激，内质网应激和缺氧等对 YAP 和 TAZ 也有调节。如细胞能量应激能够激活 AMPK，从而通过直接磷酸化或稳定紧密连接蛋白 AMOTL1 来调节 YAP。
 

除了上面这些信号传导，还存在其他几种蛋白和途径调节 Hippo 信号转导，如 MAP4Ks 可磷酸化并激活 LATS1/LATS2；AMOT 家族蛋白可直接与 YAP1 和 TAZ 结合，在紧密连接处隔离它们并抑制它们的转录活性，还可通过 LATS1/2 途径间接调节 YAP/TAZ；PP2A 与 MST1/MST2 激酶相互作用并使其去磷酸化，导致 YAP/TAZ 激活。

其他途径如与经典 Wnt 途径 (Wnt 信号通路很复杂？) 和 PI3K 途径等的转录因子 β-catenin 相互作用，从而将其保留在细胞质中。

 

图 3. 多重上游信号输入^[13]

 

■ 下游转录调控

 

YAP/TAZ 通过与其他 DNA 转录因子相互作用来识别一些顺式调控元件，调节靶基因表达，介导了 Hippo 通路的主要基因调控和生物学功能。其中，TEAD1-4 是 YAP/TAZ 主要靶向的转录因子，YAP/TAZ-TEAD 复合物与参与细胞增殖、生长和存活的靶基因启动子结合, 包括 CYR61、CTGF、AREG、MYC、Gli2、AXL、Bcl2 等。而 VGLL 家族蛋白 VGLL4 可与 YAP 竞争性结合 TEADs，影响 TEAD 靶基因的表达。

 

另外，YAP/TAZ 还与其他 DNA 结合转录因子相互作用，如 p73、ERBB4、EGR-1、RUNXs、SMADs 等。

 

■ 靶向 Hippo 途径策略

 
许多研究表明 Hippo 通路的几种组分与多种疾病有关，如 MST1/2 与免疫应答有关，LATS1/2 与癌症免疫力有关，而 YAP/TAZ 是人类恶性肿瘤中普遍激活的高度相关的转录调节因子，在多种癌症中均被激活，并促进肿瘤的发生、生长、转移和耐药性。因此，靶向 Hippo 途径极具吸引力。

 

图 4. YAP/TAZ 在癌细胞中的作用^[17]

 
1、靶向 YAP/TAZ-TEAD 复合物
 
由于 YAP 和 TAZ 特殊的结构性质，直接靶向 YAP/TAZ 蛋白并不容易。因此，靶向  YAP/TAZ-TEAD 复合物的是一个更好的策略。靶向 TAZ/YAP-TEAD 的抑制剂有 Verteporfin、Flufenamic acid、TED-347 和 VGLL4 模拟肽 (VGLL4-mimicking peptide)。

 

2、靶向核心激酶

 

靶向 MST1 和 MST2 的抑制剂如 XMU-MP-1，以及阻止 MST/LATS 磷酸化的抑制剂 C19 (EMT inhibitor-1) 等。
 

3、靶向上游信号

 

上面列出了 Hippo 途径受到多重上游信号的激活，因此也可以靶向上游分子。如靶向细胞表面受体 (如 GPCRs、EGFR)，靶向细胞内激酶 (如 PI3K、MEK)，肌动蛋白  (Actin) 调节以及能量应激调节。
 

4、靶向由 YAP/TAZ 调控的致癌蛋白

 

可通过靶向下游转录靶标如 BCL-xL、FOXM1、TG2 和 COX-2，对抗 YAP/TAZ 介导的致癌性。
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靶向 YAP/TAZ-TEAD 复合物

Verteporfin YAP 抑制剂，可破坏 YAP-TEAD 相互作用；诱导细胞凋亡 (apoptosis)。

Flufenamic acid 与 TEAD2 YBD 的中央口袋结合，抑制 TEAD 功能和 TEAD-YAP 依赖的过程，如细胞迁移和增殖。

Dihydrexidine 多巴胺受体 1 和 5 (D1/D5) 激动剂；刺激 YAP 磷酸化，从而抑制 YAP 的核易位。

靶向上游信号

Wortmannin 不可逆的，选择性 PI3K 抑制剂；可以阻止 YAP 进入细胞核。

LY294002 广谱 PI3K 抑制剂；可以阻止 YAP 进入细胞核。

Cytochalasin D 有效的肌动蛋白聚合抑制剂，可以抑制 YAP/TAZ 的核易位。

Blebbistatin 选择性的非肌肉肌球蛋白 II (NMII) 抑制剂，可以抑制 YAP/YAZ 核易位。

ML-7 萘磺胺衍生物，能抑制肌球蛋白轻链激酶，可以抑制 YAP/TAZ 的核易位。

AICAR 腺苷类似物，也是 AMPK 激活剂；能诱导 YAP/YAZ 磷酸化。

靶向由 YAP/TAZ 调控的致癌蛋白

Celecoxib 选择性的 COX-2 抑制剂。能通过抑制 COX-2，从而对抗 YAP/TAZ 介导的致癌性。

Thiostrepton 天然的环状寡肽抗生素，能抑制 FOXM1 的转录活性。FOXM1 与 YAP/TEAD 复合物结合。YAP/TEAD/FOXM1 复合物在控制细胞周期的基因调控区域结合可能会影响细胞增殖。

 

在过去的十年中，人们从对新兴的 Hippo 途径的研究中证实了 Hippo 信号在机体中的诸多作用，其失调更与许多癌症有关。但实际上，人们对 Hippo 途径的认识仍然不够全面。小编在这里也只是管中窥豹，大致介绍了 Hippo 途径上下游的主要组分，而对于 Hippo 途径与其他多种途径 (如 Wnt、TGF-β 等) 的相互联系，由于篇幅原因没有展开。但毫无疑问，Hippo 途径不是由简单的线条组成。这一切还需要我们更深入的研究 Hippo 途径，为疾病治疗提供更有效的策略。
 

缩写：

YAP/TAZ：Yes-associated protein/Trascriptional coactivator with PDZ-binding motif

 

 
参考文献 

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