Hippo 途徑與靶向策略

在 PubMed 輸入了“Hippo pathway or YAP/TAZ”，小編發(fā)現(xiàn)近十年來(lái)與 Hippo 通路沾點(diǎn)邊的研究勢(shì)頭猛烈，且發(fā)的文章不少都“非富即貴”，如發(fā)表在 Nature Cell Biology 上的兩篇關(guān)于 YAP (TAZ) 相變的文章 (兩篇結(jié)論相反的文章，還能雙雙上頂刊)；發(fā)表在權(quán)威肝臟病學(xué)雜志 Hepatology 上的關(guān)于 YAP 在非酒精性脂肪性肝病 (NASH) 中的文章以及發(fā)表在 Protein & Cell 上的關(guān)于 SHANK2 (Hippo 通路組分) 的文章等�？磥�(lái)關(guān)于 Hippo 途徑不僅是熱點(diǎn)，而且還是持續(xù)熱點(diǎn)，小編一把按住狂跳的心，一頭扎進(jìn)了 Hippo 途徑。

 

 

Hippo 途徑是果蠅和哺乳動(dòng)物中高度保守的級(jí)聯(lián)信號(hào)途徑，通過(guò)調(diào)節(jié)關(guān)鍵靶基因參與多種生物學(xué)過(guò)程，包括細(xì)胞增殖、存活、分化、細(xì)胞命運(yùn)決定和器官大小和組織穩(wěn)態(tài)。而 Hippo 途徑的信號(hào)異常也涉及多種病理，包括癌癥，免疫等。

 

YAP/TAZ 是 Hippo 通路下游最主要的轉(zhuǎn)錄共激活因子，能在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間穿梭 (Shuttle)。YAP/TAZ 蛋白是 Hippo 途徑的樞紐，上游的多種信號(hào)分子通過(guò)直接或間接作用于 YAP/TAZ，主要是調(diào)控 YAP/TAZ 的定位，即調(diào)節(jié) YAP/TAZ 滯留在細(xì)胞質(zhì)或是進(jìn)行核定位 (定位于細(xì)胞核，并與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，以調(diào)控靶基因的表達(dá))。

 

圖 1. Hippo 途徑調(diào)節(jié)許多生物過(guò)程^[5]

 
目前鑒定的 Hippo 途徑的組分就有 30 多種，下面是 Hippo 途徑的主要組分表和對(duì)應(yīng)的通路圖。
 

Hippo 途徑主要組分與功能^[6]

 

圖 2. Hippo 信號(hào)通路的組成和調(diào)控^[7]
 
興沖沖地進(jìn)來(lái)的你，看完圖表是不是這個(gè)樣子的？
 

 

為了更好的理解這個(gè)通路，小編決定打破以往從上往下看圖的習(xí)慣，從 Hippo 途徑的核心——MST-LATS 激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)來(lái)追蹤它的上游信號(hào)輸入和下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

 

■ 激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)

 

MST-LATS 激酶級(jí)聯(lián)途徑由一組激酶 (MST1/MST2, LATS1/LATS2) 和銜接蛋白SAV1、MOB1 組成。多種上游信號(hào)通過(guò)激活 MST-LATS 激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，調(diào)節(jié)兩個(gè)致癌轉(zhuǎn)錄共激活因子 YAP 和 TAZ 的定位。具體為：當(dāng) Hippo 通路打開(kāi)時(shí)，與 SAV1 形成復(fù)合體的 MST1/2 激酶磷酸化并激活 LATS1/2-MOB1 復(fù)合體 → 活化的 LATS1/2-MOB1 然后磷酸化 YAP/TAZ → 磷酸化的 YAP/TAZ 被 14-3-3 蛋白保留在細(xì)胞質(zhì)中或通過(guò) β-Trcp E3 連接酶介導(dǎo)降解，抑制 YAP/TAZ 的核輸入 → 下調(diào)下游靶標(biāo)。當(dāng) Hippo 通路關(guān)閉時(shí)，YAP/TAZ 未被磷酸化，會(huì)易位到細(xì)胞核中，與 DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，促進(jìn)靶基因的表達(dá)。

 

■ 上游多重信號(hào)輸入

 

MST-LATS 激酶級(jí)聯(lián)的磷酸化事件受到上游多種信號(hào)調(diào)節(jié)，包括 ：
 

1) 介導(dǎo) Hippo 核心激酶激活的因子。如含 FERM 結(jié)構(gòu)域的 NF2 蛋白、KIBRA 蛋白、TAO 激酶 (TAOK);

 

2) 細(xì)胞極性復(fù)合物和連接蛋白。極性和粘附蛋白，如 α-catenin、E-cadherin、CRUMBS 和 SCRIBBLE 復(fù)合物，可將 YAP/TAZ 隔離在細(xì)胞質(zhì)中;

 

3) G 蛋白偶聯(lián)受體 (GPCR) 和可溶性因子。其中 GPCR 激活或抑制 LATS1/2 取決于 Gα 蛋白類(lèi)型；而 Run Fan et al. 證實(shí)乳腺細(xì)胞 EGFR 通過(guò)激活 PI3K 和 PDK1  抑制 Hippo 途徑，引起 YAP 的激活;

 

4) 由 Rho 和肌動(dòng)蛋白聚合調(diào)節(jié)的機(jī)械應(yīng)力的變化，也可調(diào)節(jié) YAP/TAZ 核定位;

 

5) 細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)如能量應(yīng)激，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和缺氧等對(duì) YAP 和 TAZ 也有調(diào)節(jié)。如細(xì)胞能量應(yīng)激能夠激活 AMPK，從而通過(guò)直接磷酸化或穩(wěn)定緊密連接蛋白 AMOTL1 來(lái)調(diào)節(jié) YAP。
 

除了上面這些信號(hào)傳導(dǎo)，還存在其他幾種蛋白和途徑調(diào)節(jié) Hippo 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，如 MAP4Ks 可磷酸化并激活 LATS1/LATS2；AMOT 家族蛋白可直接與 YAP1 和 TAZ 結(jié)合，在緊密連接處隔離它們并抑制它們的轉(zhuǎn)錄活性，還可通過(guò) LATS1/2 途徑間接調(diào)節(jié) YAP/TAZ；PP2A 與 MST1/MST2 激酶相互作用并使其去磷酸化，導(dǎo)致 YAP/TAZ 激活。

其他途徑如與經(jīng)典 Wnt 途徑 (Wnt 信號(hào)通路很復(fù)雜？) 和 PI3K 途徑等的轉(zhuǎn)錄因子 β-catenin 相互作用，從而將其保留在細(xì)胞質(zhì)中。

 

圖 3. 多重上游信號(hào)輸入^[13]

 

■ 下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控

 

YAP/TAZ 通過(guò)與其他 DNA 轉(zhuǎn)錄因子相互作用來(lái)識(shí)別一些順式調(diào)控元件，調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)，介導(dǎo)了 Hippo 通路的主要基因調(diào)控和生物學(xué)功能。其中，TEAD1-4 是 YAP/TAZ 主要靶向的轉(zhuǎn)錄因子，YAP/TAZ-TEAD 復(fù)合物與參與細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)和存活的靶基因啟動(dòng)子結(jié)合, 包括 CYR61、CTGF、AREG、MYC、Gli2、AXL、Bcl2 等。而 VGLL 家族蛋白 VGLL4 可與 YAP 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 TEADs，影響 TEAD 靶基因的表達(dá)。

 

另外，YAP/TAZ 還與其他 DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子相互作用，如 p73、ERBB4、EGR-1、RUNXs、SMADs 等。

 

■ 靶向 Hippo 途徑策略

 
許多研究表明 Hippo 通路的幾種組分與多種疾病有關(guān)，如 MST1/2 與免疫應(yīng)答有關(guān)，LATS1/2 與癌癥免疫力有關(guān)，而 YAP/TAZ 是人類(lèi)惡性腫瘤中普遍激活的高度相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在多種癌癥中均被激活，并促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和耐藥性。因此，靶向 Hippo 途徑極具吸引力。

 

圖 4. YAP/TAZ 在癌細(xì)胞中的作用^[17]

 
1、靶向 YAP/TAZ-TEAD 復(fù)合物
 
由于 YAP 和 TAZ 特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，直接靶向 YAP/TAZ 蛋白并不容易。因此，靶向  YAP/TAZ-TEAD 復(fù)合物的是一個(gè)更好的策略。靶向 TAZ/YAP-TEAD 的抑制劑有 Verteporfin、Flufenamic acid、TED-347 和 VGLL4 模擬肽 (VGLL4-mimicking peptide)。

 

2、靶向核心激酶

 

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

3、靶向上游信號(hào)

 

上面列出了 Hippo 途徑受到多重上游信號(hào)的激活，因此也可以靶向上游分子。如靶向細(xì)胞表面受體 (如 GPCRs、EGFR)，靶向細(xì)胞內(nèi)激酶 (如 PI3K、MEK)，肌動(dòng)蛋白  (Actin) 調(diào)節(jié)以及能量應(yīng)激調(diào)節(jié)。
 

4、靶向由 YAP/TAZ 調(diào)控的致癌蛋白

 

可通過(guò)靶向下游轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)如 BCL-xL、FOXM1、TG2 和 COX-2，對(duì)抗 YAP/TAZ 介導(dǎo)的致癌性。
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靶向 YAP/TAZ-TEAD 復(fù)合物

Verteporfin YAP 抑制劑，可破壞 YAP-TEAD 相互作用；誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 (apoptosis)。

Flufenamic acid 與 TEAD2 YBD 的中央口袋結(jié)合，抑制 TEAD 功能和 TEAD-YAP 依賴(lài)的過(guò)程，如細(xì)胞遷移和增殖。

Dihydrexidine 多巴胺受體 1 和 5 (D1/D5) 激動(dòng)劑；刺激 YAP 磷酸化，從而抑制 YAP 的核易位。

靶向上游信號(hào)

Wortmannin 不可逆的，選擇性 PI3K 抑制劑；可以阻止 YAP 進(jìn)入細(xì)胞核。

LY294002 廣譜 PI3K 抑制劑；可以阻止 YAP 進(jìn)入細(xì)胞核。

Cytochalasin D 有效的肌動(dòng)蛋白聚合抑制劑，可以抑制 YAP/TAZ 的核易位。

Blebbistatin 選擇性的非肌肉肌球蛋白 II (NMII) 抑制劑，可以抑制 YAP/YAZ 核易位。

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

AICAR 腺苷類(lèi)似物，也是 AMPK 激活劑；能誘導(dǎo) YAP/YAZ 磷酸化。

靶向由 YAP/TAZ 調(diào)控的致癌蛋白

Celecoxib 選擇性的 COX-2 抑制劑。能通過(guò)抑制 COX-2，從而對(duì)抗 YAP/TAZ 介導(dǎo)的致癌性。

Thiostrepton 天然的環(huán)狀寡肽抗生素，能抑制 FOXM1 的轉(zhuǎn)錄活性。FOXM1 與 YAP/TEAD 復(fù)合物結(jié)合。YAP/TEAD/FOXM1 復(fù)合物在控制細(xì)胞周期的基因調(diào)控區(qū)域結(jié)合可能會(huì)影響細(xì)胞增殖。

 

在過(guò)去的十年中，人們從對(duì)新興的 Hippo 途徑的研究中證實(shí)了 Hippo 信號(hào)在機(jī)體中的諸多作用，其失調(diào)更與許多癌癥有關(guān)。但實(shí)際上，人們對(duì) Hippo 途徑的認(rèn)識(shí)仍然不夠全面。小編在這里也只是管中窺豹，大致介紹了 Hippo 途徑上下游的主要組分，而對(duì)于 Hippo 途徑與其他多種途徑 (如 Wnt、TGF-β 等) 的相互聯(lián)系，由于篇幅原因沒(méi)有展開(kāi)。但毫無(wú)疑問(wèn)，Hippo 途徑不是由簡(jiǎn)單的線(xiàn)條組成。這一切還需要我們更深入的研究 Hippo 途徑，為疾病治療提供更有效的策略。
 

縮寫(xiě)：

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

 

 
參考文獻(xiàn) 

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