病原生物学与免疫学教研室业务学习Hippo通路及YAP基因研究进展Researchadvances on Hippo signalpathway and YAP gene姜素华2011.11.21
病原生物学与免疫学教研室 业务学习 Hippo通路及YAP基因研究进展 Researchadvances on Hippo signal pathway and YAP gene 姜素华 2011.11.21
引言细胞增殖和调亡的平衡在维持细胞内环境稳定中有重要作用，Hippo通路是控制内环境稳定的重要信号通路。这一通路中单个基因的突变会造成通路调节的失调进而促进肿瘤的发生。因此，阐明Hippo通路和YAP的调控在肿瘤发展中有重要作用。例如，在YAP高表达的肿瘤中阻断YAP基因过度表达，可能为肿瘤的基因治疗提供一个有效的新靶点
引言 细胞增殖和凋亡的平衡在维持细胞内环境稳定中 有重要作用，Hippo通路是控制内环境稳定的重要信 号通路。这一通路中单个基因的突变会造成通路调节 的失调进而促进肿瘤的发生。因此，阐明Hippo通路 和YAP的调控在肿瘤发展中有重要作用。例如，在 YAP高表达的肿瘤中阻断YAP基因过度表达，可能为 肿瘤的基因治疗提供一个有效的新靶点
近年来研究表明肝再生的终止涉及到肝细胞生长因子HGF，beta-catenin信号通路及Hippo信号通路，推测Hippo表达或活性增高促进肝细胞再生
近年来研究表明肝再生的终止涉及到肝细胞生长因子 HGF, beta-catenin 信号通路及Hippo信号通路, 推测 Hippo表达或活性增高促进肝细胞再生
Hippo信号通路Hippo通路在果蝇及哺乳动物中的组成果蝇：HpoSavWtsMatsYkiHBX人类:Mst1/2WW45LatsMob1YAP+223?Hippo/MstHippo/Mst23?Sav/Ww45Sav/ww45HBX223Wts/LatsWts/LatsPhosphataseMats/MobiMats/Mob222HBXCytoplasmYorkie/YAPYorkie/YAPYorkie/YAPPhosphatase7XNucleusCytoplasmicYorkie/YAPretentionTranscriptionCell contactinhibitionOrgansizecontrolCellproliferatonCell survivaAnti-apoptosis(tumorigenesis)
Hippo信号通路 Hippo通路在果蝇及哺乳动物中的组成 果蝇: Hpo Sav Wts Mats Yki 人类: Mst1/2 WW45 Lats Mob1 YAP
Hippo通路：最初在果蝇细胞内发现，果蝇细胞增殖与调亡调节信号传导通路，分子组成包括：Hpo，Sav，Wts及Mats，通过下调CyclinE，DIAP1及bantam等的表达，抑制细胞增殖并诱导细胞调亡果蝇Yorkie蛋白(Yki，与人类YAP同源的蛋白质)是衔接Hippo通路及其下游生理效应的蛋白分子。Hippo通路失活及Yki蛋白高表达的组织过度增殖
Hippo通路： 最初在果蝇细胞内发现，果蝇细胞增殖与调亡调节信 号传导通路，分子组成包括: Hpo，Sav，Wts及Mats，通 过下调Cyclin E，DIAP1 及bantam等的表达，抑制细胞 增殖并诱导细胞调亡。 果蝇Yorkie蛋白(Yki，与人类YAP同源的蛋白质)是衔 接Hippo通路及其下游生理效应的蛋白分子。 Hippo通路失活及Yki蛋白高表达的组织过度增殖
Hippo通路的生物学效应：①调控器官体积、保持细胞增殖调亡平衡，维持内环境稳定。Hpo，Sav，Wts及Mats的失活及Yki的过度表达可以造成组织器官体积增大，细胞数量增多。②参与细胞接触性抑制的调节。YAP高表达的正常细胞在培养中并不因为相互接触而停止生长，而显性负性突变的YAP质粒转染接触抑制丧失的肾腺癌细胞系ACHN，在培养中细胞则呈单层生长，提示YAP过度表达的细胞接触性抑制丧失。③Hippo通路的失活参与肿瘤的发生。Hpo，SaV，Wts，Mats的失活或YAP的过度表达存在于多种肿瘤中，如肝癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、卵巢癌等
Hippo通路的生物学效应: ①调控器官体积、保持细胞增殖凋亡平衡，维持内环境稳定。 Hpo，Sav，Wts及Mats的失活及Yki的过度表达可以造 成组织器官体积增大，细胞数量增多。 ②参与细胞接触性抑制的调节。 YAP高表达的正常细胞在培养中并不因为相互接触而停 止生长，而显性负性突变的YAP质粒转染接触抑制丧失的肾 腺癌细胞系ACHN，在培养中细胞则呈单层生长，提示YAP 过度表达的细胞接触性抑制丧失。 ③Hippo通路的失活参与肿瘤的发生。 Hpo，Sav，Wts，Mats的失活或YAP的过度表达存在于 多种肿瘤中，如肝癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、卵巢癌等
一、Hippo通路：1.肿瘤抑制因子WtS，其编码的酶是NDR蛋白家族成员。通过基因镶嵌筛选的方法第一个被发现的因子。Wts功能丧失会导致多种上皮组织细胞的自发性增殖。Wts的突变克隆在果蝇成虫仍保持着典型的单层上皮样结构，但是在果蝇顶端表面，含有Wts突变的细胞突出表面，形成圆穹状的外观，这种“顶端肥大”的分子机制目前尚不清楚。2.Sav基因，其编码含一个WW结构域的蛋白。Sav基因的突变和Wts突变一样会造成细胞的自发性生长。Wts和Sav的同时丢失会促进细胞增殖，抑制细胞调亡，表明这两个因子的协调作用在细胞调控中有重要作用。进一步的研究发现Wts和Sav同时丢失和CyclinE及DIAP1水平的增高有关，Cy-clinE和DIAP1有可能是两者的下游因子，其调控的分子机制还不明确。3.Hpo肿瘤抑制基因，编码ste一20蛋白酶家族。Hpo磷酸化后激活Wts、Sav并促进两者的磷酸化过程Hpo通过转录后调控DIAP1的表达水平
一、 Hippo通路： 1. 肿瘤抑制因子Wts，其编码的酶是NDR蛋白家族成员。 通过基因镶嵌筛选的方法第一个被发现的因子。 Wts功能丧失会导致多种上皮组织细胞的自发性增殖。 Wts的突变克隆在果蝇成虫仍保持着典型的单层上皮样结构，但是在果蝇 顶端表面，含有Wts突变的细胞突出表面，形成圆穹状的外观，这种“顶端肥 大”的分子机制目前尚不清楚。 2. Sav基因，其编码含一个WW结构域的蛋白。 Sav基因的突变和Wts突变一样会造成细胞的自发性生长。 Wts和Sav的同时丢失会促进细胞增殖，抑制细胞凋亡，表明这两个因子 的协调作用在细胞调控中有重要作用。 进一步的研究发现Wts和Sav同时丢失和CyclinE及DIAP1水平的增高有 关，Cy-clinE和DIAP1有可能是两者的下游因子，其调控的分子机制还不明确。 3.Hpo肿瘤抑制基因，编码ste－20蛋白酶家族。 Hpo磷酸化后激活Wts、Sav并促进两者的磷酸化过程。 Hpo通过转录后调控DIAP1的表达水平
一、Hippo通路：4.MatS：Mob1相关蛋白在果蝇中称为Mats。Mats和Wts结合，可以激活Wts的活性。Mats的丢失和Hpo，Sav，Wts丢失一样，会造成组织器官的过度增生。5.Yki通过酵母双杂交的方法发现的。Yki具备Wts效应因子及Hippo通路生长调控的所有功能。Yki被Wts磷酸化而失活，Yki功能的丧失会造成器官组织发育不良，相反地，Yki的过度活化会造成DIAP1表达增加，组织细胞过度增殖，基因遗传分析表明Yki在Hpo，SaV，Wts的下游。在Hippo通路中，Hpo，Sav，Wts，Mats都是抑癌基因，只有Yki是癌基因，它们表达的改变不会影响细胞分化。Yki是Hippo通路的主要效应因子。综上所述，在Hippo通路中，Hpo和Sav结合后磷酸化Wts，Wts与小调节蛋白Mat结合后共同磷酸化Yki，Yki磷酸化后失活，抑制下游因子如DIAP1cyclinE等的表达，调控细胞组织的生长。Hippo通路具有高度的遗传保守性，在人类细胞中具有类似的信号传导通路，人类Hippo通路同样是细胞增殖的负调控通路。由4个核心成分构成2个蛋白激酶复合物形成一个级联反应
一、 Hippo通路： 4. Mats：Mob1相关蛋白在果蝇中称为Mats。 Mats和Wts结合，可以激活Wts的活性。 Mats的丢失和Hpo，Sav，Wts丢失一样，会造成组织器官的过度增生。 5. Yki 通过酵母双杂交的方法发现的。 Yki具备Wts效应因子及Hippo通路生长调控的所有功能。 Yki被Wts磷酸化而失活，Yki功能的丧失会造成器官组织发育不良，相反 地，Yki的过度活化会造成DIAP1表达增加，组织细胞过度增殖，基因遗传分 析表明Yki在Hpo，Sav，Wts的下游。 在Hippo通路中，Hpo，Sav，Wts，Mats都是抑癌基因，只有Yki是癌 基因，它们表达的改变不会影响细胞分化。Yki是Hippo通路的主要效应因子。 综上所述，在Hippo通路中，Hpo和Sav结合后磷酸化Wts，Wts与小调 节蛋白Mat结合后共同磷酸化Yki，Yki磷酸化后失活，抑制下游因子如DIAP1， cyclinE等的表达，调控细胞组织的生长。 Hippo通路具有高度的遗传保守性，在人类细胞中具有类似的信号传导通 路，人类Hippo通路同样是细胞增殖的负调控通路。由4个核心成分构成2个蛋 白激酶复合物形成一个级联反应
Hippo信号通路Hippo通路在果蝇及哺乳动物中的组成果蝇：HpoSavWtsMatsYkiHBX人类:Mst1/2WW45LatsMob1YAP+223?Hippo/MstHippo/Mst23?Sav/Ww45Sav/ww45HBX223Wts/LatsWts/LatsPhosphataseMats/MobiMats/Mob222HBXCytoplasmYorkie/YAPYorkie/YAPYorkie/YAPPhosphatase7XNucleusCytoplasmicYorkie/YAPretentionTranscriptionCell contactinhibitionOrgansizecontrolCellproliferatonCell survivaAnti-apoptosis(tumorigenesis)
Hippo信号通路 Hippo通路在果蝇及哺乳动物中的组成 果蝇: Hpo Sav Wts Mats Yki 人类: Mst1/2 WW45 Lats Mob1 YAP
二、Hippo通路上游的发现1.膜相关蛋白Mer和Ex与Hippo通路密切相关。Mer和Ex都含有FERM结构域，可能通过细胞膜传递信号。可形成异源性二聚体，作为肿瘤抑制基因限制细胞生长。在果蝇中，含有Mer和Ex双突变的细胞会造成CyclinE和DIAP1的过度表达。在果蝇中，Mer和Ex部分功能重叠，共同抑制细胞生长，当二者失活，会造成细胞明显过度生长。最近的研究强调它们在调控细胞调亡和细胞周期中的作用。过度表达Ex造成的细胞生长抑制作用需要Hippo和Wts的参与，提示这些蛋白是Ex的下游。Mer和Ex促进Hippo和Wts的磷酸化水平，而Hippo信号通路反过来抑制Mer和Ex的蛋白水平，这种负反馈调节机制可以精确的调控Hippo通路的状态
二、Hippo通路上游的发现 1. 膜相关蛋白Mer和Ex与Hippo通路密切相关。 Mer和Ex都含有FERM结构域，可能通过细胞膜传递信号。 可形成异源性二聚体，作为肿瘤抑制基因限制细胞生长。 在果蝇中，含有Mer和Ex双突变的细胞会造成CyclinE和DIAP1的过度 表达。 在果蝇中，Mer和Ex部分功能重叠，共同抑制细胞生长，当二者失活， 会造成细胞明显过度生长。 最近的研究强调它们在调控细胞凋亡和细胞周期中的作用。过度表达 Ex造成的细胞生长抑制作用需要Hippo和Wts的参与，提示这些蛋白是Ex 的下游。 Mer和Ex促进Hippo和Wts的磷酸化水平，而Hippo信号通路反过来抑 制Mer和Ex的蛋白水平，这种负反馈调节机制可以精确的调控Hippo通路 的状态