邵偉華，李 晉，龔煒韜，俞張紅，韓興怡，章馨鈺，楊建榮,2，李中武

Hippo信號通路中的主要組分最初是在果蠅(drosophila)體內通過遺傳篩選發(fā)現(xiàn)的、其對器官大小具有調控功能作用的遺傳基因。其次，它是一個進化上高度保守的信號通路，從果蠅到脊椎動物，其核心組分在結構和功能上高度類似。目前研究已經證實，該通路活化后通過激酶級聯(lián)反應直接磷酸化轉錄輔激活因子YAP(Yes-associated protein)及其同源蛋白TAZ(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif)，使其在細胞質中滯留并降解。非磷酸化形式的TAZ/YAP可進入細胞核內通過與TEAD(TEAD1/TEAD2/TEAD3/TEAD4)及其他轉錄因子結合激活下游靶基因(CTGF、Cyr61等)的轉錄以促進細胞的增殖、侵襲、遷移和化療耐藥等過程。目前研究發(fā)現(xiàn)Hippo-TAZ/YAP信號通路在人類多種惡性腫瘤中呈異常表達，與腫瘤的惡性表型以及患者的預后密切相關，被認為是一種新的腫瘤分子標志物及潛在的治療靶點。

頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamous cell carcinomas，HNSCC)作為一種世界范圍內普遍發(fā)生的腫瘤已日益受到關注，主要指發(fā)生于口腔，咽(包括鼻咽、口咽和下咽)和喉部的鱗狀細胞癌，發(fā)病率在所有腫瘤疾病中排第六位[1]。近年來，越來越多研究表明Hippo-TAZ/YAP信號通路在頭頸腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中扮演重要角色。本文主要綜述Hippo-TAZ/YAP信號通路調控機制及其在頭頸鱗癌方面的最新研究進展。

1 Hippo信號通路介紹

Hippo通路起源于果蠅細胞內的Hippo激酶，在多種多細胞生物中均有發(fā)現(xiàn)且高度保守，其第一個基因(wts)由耶魯大學教授許田在1995年通過果蠅鑲嵌體遺傳篩選技術首次發(fā)現(xiàn)這些基因的突變會產生過度生長的表型[2]。經過十幾年的探索，對Hippo通路的研究已日漸成熟。研究證實其主要參與調節(jié)細胞的生長、增殖、分化和凋亡等過程，并且參與調控組織器官的大小、形成及發(fā)育等，同時與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程也有直接的關系[3]。目前，在哺乳類動物當中已闡明Hippo信號通路的研究主要包括以下四個部分：①上游信號輸入因子(包括Fat4、Dchs、FRMD6、NF2、KIBRA等)，主要功能是接受細胞內外各種信號并將接收的信號轉換成Hippo信號通路可識別的調節(jié)信號，進而調控Hippo；②核心激酶級聯(lián)反應鏈,(包括MST1/2(mammalian Sterile 20-like kinases 1/2)、hSAV1、LATS1/2 (large tumor suppressor 1/2)和MOB1(MOBKL1A/MOBKL1B))；③下游核心轉錄共激活因子(包括TAZ/YAP和TEADs)，Hippo通路的主要的調控效應依賴于核心激酶級聯(lián)反應鏈和下游轉錄共激活因子對靶基因的轉錄的調控。④下游調節(jié)因子(包括ASPP1/2、p73、Ajuba等)[4]。目前對Hippo通路的研究也越來越關注下游調節(jié)因子，其調控機制不僅在于調控Hippo通路本身，而且可能在與細胞信號通路網(wǎng)的形成中發(fā)揮作用，具有一定的研究價值。

2 TAZ/YAP調控機制

2.1 TAZ/YAP介紹

TAZ/YAP作為Hippo通路的核心組成部分，最初是作為14-3-3的結合蛋白被發(fā)現(xiàn)，在正常生理狀態(tài)下，TAZ/YAP及其mRNA在全身各種組織中可見表達[5]。人TAZ基因位于染色體3q25.1上，有400個氨基酸殘基。TAZ的蛋白結構為一個N端富含脯氨酸的序列、多個HXRXXS序列、一個卷曲螺旋區(qū)域、一段轉錄激活區(qū)域、一個WW結構域和一個C端可以與PDZ結構域結合的基序LTWL(TAZ定位于分離的細胞核點)[6]。YAP基因位于染色體11q13上，蛋白由兩個同種型組成，主要包含兩個WW結構域、一個SH3結合基序、一個TEAD結合區(qū)域、一個卷曲的螺旋結構域和轉錄激活域，與TAZ是同源異構體[7]，結合蛋白為TP53家族蛋白(p63、p73α、p73β等，但不包括p53本身)[8]。

2.2 Hippo通路中TAZ/YAP的調控機制

目前研究表明，TAZ/YAP調控方式主要是在胞外蛋白水平的調控，在正常細胞中表現(xiàn)為“開、關”兩種形式(如圖1所示)。第一種，當Hippo通路“開放”時，即上游信號傳入激活核心激酶級聯(lián)反應鏈中，蛋白激酶MST1/2先被磷酸化，磷酸化的MST1/2在蛋白SAV1的協(xié)助下激活LATS1/2(研究表明，MST1/2并非直接激活LATS1/2，MST1/2磷酸化LATS1/2的C端疏水基序，進而促進LATS1/2自磷酸化，自磷酸化完成后LATS1/2才完成真正激活[9])和MOB1，磷酸化的LATS1/2和MOB1結合形成LATS1/2-Mob復合物，進一步促進了TAZ、YAP發(fā)生磷酸化，磷酸化的TAZ及YAP蛋白與細胞質中的14-3-3蛋白結合，經過泛素化修飾并被泛素依賴的蛋白酶體(SCFβ-TrCP)(表示由β-TrCP參與構成的SCF E3泛素連接酶復合物)降解，從而抑制細胞增殖與分化等[10-12]。另一種，當Hippo通路“關閉”時，即核心激酶級聯(lián)反應鏈未收到激活信號時，非磷酸化的TAZ/YAP核轉位后與轉錄因子TEAD1-4結合形成轉錄復合體，激活下游靶基因CTGF、IGFBP3、Axl等，從而促進細胞增殖、分化、抑制凋亡等[13]。這兩方面的調控在正常細胞中相互制約，從而使細胞的生長、分化受到嚴格的限制。

圖1 Hippo-TAZ-YAP信號通路核心組分及其多重上游調控信號

TAZ/YAP的活性也受多種上游信號因子的調控，其中最為關鍵的是受機械環(huán)境的影響。研究表明，細胞外基質的硬度及細胞形態(tài)改變能夠通過肌動蛋白-細胞骨架和Rho-ROCK(Ras homologfamily member-Rho kinase)兩條通路顯著調控TAZ/YAP的活性，參與調節(jié)細胞的增殖、分化以及相鄰細胞間連接的緊密程度[14-15]。機械信號通過Rho-ROCK信號通路[16]或直接通過細胞骨架結構傳入纖維狀肌動蛋白(F-actin)，F(xiàn)-actin將信號傳遞于LATS1/2，并抑制其活化，從而促進TAZ/YAP核轉位。反之，當F-actin受到破壞時，將抑制TAZ/YAP的核轉位[14]。G蛋白耦聯(lián)受體(G-protein coupled receptor，GPCR)可單獨或通過其下游的Rho GTP酶作用于F-actin，調控LATS1/2活性，進而對TAZ/YAP活性進行調控。其次，胞外眾多分泌信號可通過相關的GPCR信號向下傳遞，通過改變TAZ/YAP的核定位從而發(fā)揮調節(jié)效應[17-19]。細胞內代謝狀態(tài)也可調控TAZ/YAP的活性，細胞低活性狀態(tài)時能抑制TAZ/YAP與TEAD的結合，從而抑制其轉錄活化下游靶基因[20]，與細胞代謝相關的糖酵解、能量應激和甲羥戊酸生物合成參與調控TAZ/YAP的活性，當能量耗盡時，AMPK(AMP激活的蛋白激酶)在阻礙YAP和TEAD之間相互作用的位點上直接磷酸化YAP[21]。在正常細胞中，氧化應激水平對TAZ/YAP活性的調控主要表現(xiàn)為心肌細胞的損傷，但在腫瘤細胞中主要是促進LATS2蛋白降解，促使 TAZ/YAP核轉位[22-23]。缺氧環(huán)境中，缺氧誘導因子HIF1 (hypoxia-inducible factors 1)可直接激活TAZ表達或與之相互作用來調節(jié)下游基因轉錄表達[24-25]。

除了上述機械環(huán)境和細胞內部代謝狀態(tài)調控TAZ/YAP的活性外，Micro-RNA(MiR)也參與YAP活性調控。其中MiR-506，MiR-15a和MiR-16-1通過阻斷YAP1誘導的TEAD的轉錄活性來調控YAP蛋白的表達，MiR-361通過抑制YAP的轉錄來調控YAP的表達[26-27]。有研究發(fā)現(xiàn)MiR-375因啟動子甲基化而下調表達，導致YAP1、TEAD4和CTGF被共同激活促進胃癌的發(fā)生[28]。另外，不同的蛋白質翻譯后修飾(PTM)可以通過激活酶、協(xié)調上游信號轉導、TAZ/YAP核易位和轉錄激活等調控TAZ/YAP的活性[29]。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)某些細胞因子同樣起調控TAZ/YAP作用并參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。作為腫瘤壞死因子的TNF-α通過介導LATS1/2的表達磷酸化YAP，磷酸化的YAP不進入細胞核從而調節(jié)與細胞增殖和侵襲相關的基因轉錄[30]。TGF-β通過TGF-β2-TAZ/YAP-Smad信號傳導軸轉錄基因，表現(xiàn)為TGF-β2穩(wěn)定TAZ/YAP并誘導核轉位，而當TAZ/YAP受抑制時，出現(xiàn)抗纖維化效應[31]。血管內皮生長因子(VEGF)-NRP2信號傳導通過調控TAZ/YAP-TEAD，調節(jié)靶基因Rad51，誘導受損DNA的修復[32]。IL-1β是YAP1的下游效應物，YAP1與IL-1β的啟動子區(qū)域結合調控IL-1β轉錄，在幽門螺旋桿菌(Hp)感染引發(fā)的胃癌中促進持續(xù)性炎癥微環(huán)境的產生[33]。而血小板衍生生長因子(PDGF)可以通過SRC家族激酶依賴性酪氨酸磷酸化驅動YAP的轉錄活性[34]。

3 Hippo-TAZ/YAP通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的生物學基礎

研究表明TAZ/YAP的激活可以促進細胞增殖，增強干細胞活性，加速組織修復與組織纖維化。其機制包括上調凋亡抑制劑的表達(如BCL-2[35]和凋亡抑制因子IAP等)促進細胞存活，調節(jié)細胞代謝促進細胞增殖，誘導胚胎細胞表型或更原始的干細胞的表達促進再生，激活星狀細胞和成纖維細胞促進組織纖維化等[36]。Hippo通路的生物學效應導致其在調控紊亂的狀態(tài)下誘導人體正常細胞向惡性腫瘤細胞轉變，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[37-38]。

Hippo信號通路調控紊亂的機制多種多樣，比如TAZ/YAP基因過表達，上游信號輸入因子的突變致使上游調節(jié)信號輸入紊亂，核心激酶鏈基因層面或蛋白層面的紊亂干擾信號傳遞，其他信號通路改變都能夠對TAZ/YAP活性起到干擾作用。其中，異?；罨腡AZ/YAP蛋白顯著增強腫瘤細胞相關的生物學功能(圖2)[39]。

圖2 TAZ/YAP在腫瘤細胞中的生物學功能

3.1 TAZ/YAP- TEADs轉錄復合體促進腫瘤細胞增殖和轉移

TAZ/YAP通過與TEADs等的結合形成轉錄復合體調控下游靶基因表達促進細胞異常增殖，主要機制包括誘導細胞自我更新，促進DNA合成，調控細胞周期蛋白和誘導其他原癌基因(如：c-Myc等)的激活從而提高細胞增殖水平[40]。TAZ與TEAD形成蛋白復合物后誘導表皮生長因子受體配體雙調蛋白(amphiregulin, AREG)表達，從而促進腫瘤細胞增殖與遷移[41]。還有研究證明腫瘤細胞中TAZ不僅能增強腫瘤的侵襲性及惡性表型變化而且對于腫瘤耐藥性的產生也起到重要的作用[37]。

3.2 上皮間充質轉變(EMT)

大量研究表明，上皮-間質轉化(EMT)在基本的細胞和病理生理過程中具有重要功能，包括傷口愈合，組織纖維化和許多器官腫瘤發(fā)生[42]。TAZ可促進腫瘤細胞中Twist蛋白表達誘導細胞發(fā)生EMT[43-44]，并且TAZ的異常過表達可以顯著減弱腫瘤細胞間的接觸抑制和失巢凋亡效應，這將更容易促進腫瘤細胞發(fā)生侵襲與轉移[45-46]。最近Qiu等發(fā)現(xiàn)肝激酶B1(LKB1)缺失將誘導EMT激活劑ZEB1通過激活YAP信號增強EMT效應，促進肝細胞癌(HCC)侵襲[47]。也有學者指出CAV1通過抑制YAP和14-3-3蛋白質之間的相互作用來確定YAP的活性，誘導ECM重塑和硬化，增強腫瘤侵襲性[48]。

3.3 TAZ/YAP介導的腫瘤細胞免疫系統(tǒng)失調

YAP和TAZ通過TEAD轉錄因子與程序化死亡-配體1(PD-L1)啟動子結合，從而加強癌細胞中的PD-L1的表達來抑制T細胞功能，通過保護腫瘤細胞免受免疫系統(tǒng)的侵害從而增強腫瘤細胞的存活[49]。有學者通過B16黑色素瘤模型實驗發(fā)現(xiàn)相比于對照組，在具有調節(jié)性T細胞(Treg)特異性YAP缺失的小鼠中，免疫原性較差的腫瘤不能生長，該結果顯示出明顯增強的促炎性抗腫瘤免疫指標。實驗分析表明T細胞中YAP1的缺失在一定程度上削弱了Tregs的抑制功能，同時促進了Th1和Th17的發(fā)育，由此可見YAP對Tregs在腫瘤微環(huán)境中的積累和抑制功能具有重要作用[50]。Jiao等發(fā)現(xiàn)干擾素調節(jié)因子(IRF)通過N-末端DNA結合結構域(氨基酸1-191)與含有TEAD結合結構域和串聯(lián)WW域的YAP的N-末端區(qū)域(氨基酸1-290)特異性結合，與YAP和TEAD4形成復合物，導致核保留和YAP活化，并且提出IRF3介導的抗病毒信號傳導在病毒感染的病理環(huán)境中直接促進YAP活化而加快腫瘤進展的看法[51]。

3.4 TAZ/YAP在腫瘤干細胞中的作用

目前，有研究證實TAZ/YAP在胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)的干性維持與調控方面具有重要作用[52-54]，其主要與SMAD2/3[53]和OCT4[52]形成復合體，從而參與干細胞的干性維持與調控。在腫瘤細胞中，異常高表達的TAZ/YAP不僅可以維持腫瘤干細胞的自我更新，而且能夠賦予非腫瘤干細胞獲得干細胞樣特性和表型，進而促進腫瘤干細胞樣化及其遷移和成瘤[55]。有學者指出TAZ/YAP與腫瘤相關成纖維細胞(CAFs)的促腫瘤作用有關：一方面，當腫瘤細胞表達整合素等機械感受器以提高ECM剛度敏感性時，粘附復合物激活Rho GTP酶進行細胞骨架再生。該過程通過ECM的增殖，轉移，存活等刺激TAZ/YAP產生腫瘤干細胞(CSC)。另一方面，ECM剛度的增加激活CAFs內的YAP，YAP反饋增加ECM的剛度，CAFs直接將機械張力傳遞給腫瘤細胞以促進侵襲[56]。而在惡性周圍神經鞘腫瘤(MPNST)研究中，TAZ/YAP通過上調祖細胞/干細胞基因特征，誘導Schwann細胞(SCs)過度增殖分化為干細胞/祖細胞樣細胞，從而加強了SCs中的去分化過程，以保持良性細胞對腫瘤干細胞的TAZ/YAP重編程，促進惡性腫瘤發(fā)生[57]。

另外，有研究指出SYMPO2-LATS2-YAP通路與腫瘤的早期轉移復發(fā)有關，SYNPO2通過穩(wěn)定LATS2蛋白抑制YAP和TAZ的活性[58]。YAP和TAZ還可以通過影響轉移部位的其他細胞類型來增強播散的腫瘤細胞(DTC)的存活和增殖，而YAP的活性能影響轉移灶的大小[58-59]。

有趣的是，最近有研究發(fā)現(xiàn)TAZ/YAP的激活可以抑制腫瘤細胞的轉移，所以TAZ/YAP活化可能并不在所有癌癥發(fā)展中都能導致腫瘤形成與轉移，大多數(shù)情況需要與其他誘導腫瘤的刺激相互作用才能致癌[60]。另外通過下調YAP表達，使得與YAP過度活化有關的肝腫瘤消退，可見TAZ/YAP過度活化產生的細胞增生和細胞去分化表型是可逆的[36]。

3.5 TAZ/YAP參與能量代謝誘導腫瘤代謝重編程

現(xiàn)有研究證明TAZ/YAP參與調控糖代謝、脂肪酸代謝、甲羥戊酸代謝。TAZ/YAP和糖酵解之間存在正反饋關系，TAZ/YAP通過增強糖酵解以促進腫瘤發(fā)生發(fā)展，糖酵解通過促進關鍵糖酵解酶(如PFK1)的表達來活化TAZ/YAP。在乳腺癌研究中，糖酵解副產物甲基乙二醛(MG)誘導Hsp90的翻譯后糖基化，使LATS1/2蛋白的穩(wěn)定性降低，LATS1/2激酶被降解，從而促進YAP的核定位，增強轉錄活性，導致癌細胞的生長和轉移[61]。在脂代謝方面，有研究證明YAP轉錄活性的機械調節(jié)(由基質力學下游的細胞擴散介導的)可將腫瘤細胞轉化為非增殖性脂肪細胞從而阻止腫瘤細胞增殖，促進其脂肪轉化[62]。通過激活致癌蛋白RAS、Rho和TAZ/YAP，甲戊酸途徑活性被激活，突變型p53通過維持甲羥戊酸中的SREBP表達來促進YAP / TAZ活性并導致癌細胞惡性腫瘤[61,63]。

4 TAZ/YAP在HNSCC中的研究進展

由于目前HNSCC的發(fā)病率有多元惡化的趨勢，對于HNSCC的研究也逐漸成為熱點，就Hippo-TAZ/YAP信號通路在頭頸腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的機制與效應也愈來愈受到研究者的關注。在最近一項包含HNSCC在內的9000多個腫瘤的研究中，Hippo-YAP通路被確定為主要致癌信號通路之一，構成Hippo-YAP通路細胞質復合物的激酶被認為是腫瘤抑制因子，而核效應器轉錄模塊的成分為癌基因，其中，YAP與TP53家族蛋白的相關研究一直是YAP研究的一個比較重要的方向，YAP可以與一些p53家族成員相互作用，特別是與轉錄因子p73相互作用，增強p73依賴性促凋亡基因在DNA損傷中的轉錄[21]。在頭頸鱗癌研究的背景下，Reza等人證明在HNSCC中，ΔNp63(p63異構體)可以通過與YAP啟動子區(qū)的結合抑制YAP基因的表達，從而抑制HNSCC細胞的增殖、遷移并增強對化療藥物順鉑的敏感性[64]；Srinivas等研究發(fā)現(xiàn)ACTL6A與p63形成物理性結合后，激活Hippo-YAP信號通路，促進HNSCC細胞的增殖抑制其分化，且ACTL6A與YAP的異常高表達與HNSCC患者不良預后密切相關[65]；Lorena等最近的研究發(fā)現(xiàn)，YAP 與mut-p53和TEADs(主要是TEAD1)形成復合體不僅可以直接轉錄激活circPVT1的表達，還可以在轉錄后水平上調控其表達，主要表現(xiàn)為YAP與circPVT1直接結合參與形成成熟環(huán)形RNA的過程，敲低YAP/mut-p53/TEADs都會導致在HNSCC中新生circPVT1表達降低，從而抑制HNSCC細胞相關惡性表型[66]。

口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)是HNSCC中發(fā)病率較高，預后較差，也最受研究者關注的一種腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)，TAZ蛋白在OSCC可通過呈現(xiàn)異常高表達，高表達的TAZ與腫瘤的大小、病理學分級、淋巴結轉移等臨床病理參數(shù)密切相關[67]。Li等對OSCC的研究也得出了相同的結論，進一步在分子調控機制層面揭示了TAZ通過與TEADs的結合參與調控口腔鱗癌細胞的增值、侵襲轉移、EMT及腫瘤干細胞的干性維持過程，并證實TAZ可作為口腔鱗癌診斷的生物學標記及潛在的治療靶點[68]。Samantha等研究發(fā)現(xiàn)：YAP在OSCC早期病損組織細胞核內異常聚集，從而促進OSCC的發(fā)生發(fā)展；體內外實驗證實TAZ/YAP促進OSCC細胞增值、遷移、體內腫瘤的生長和肺轉移；全基因組測序分析證明TAZ/YAP在OSCC生物學功能調控過程中具有核心調控作用[69]。

值得一提的是，化合物辛伐他汀可通過抑制TAZ及其同源物YAP入核從而抑制OSCC細胞的增殖、侵襲遷移、腫瘤生長并誘導凋亡等，產生強大的腫瘤抑制效果，這也填補了在頭頸腫瘤領域此類研究的空白，揭示了他汀類藥物在頭頸腫瘤的治療中可能是一種極富潛力且低毒性的靶向藥物[68]。這為進一步探討其他小分子化合物靶向抑制HNSCC中TAZ/YAP的表達從而達到抗腫瘤效應提供依據(jù)和參考價值。

5 展望

頭頸部鱗狀細胞癌的研究中Hippo-TAZ/YAP信號通路已經顯示了較好的研究前景，但是目前相對于TAZ/YAP研究仍相對較少。其次，對靶向針對Hippo通路小分子抑制劑在頭頸鱗癌的中發(fā)揮的作用及其機制的相關研究開展不多，仍有很多待發(fā)掘的空間。隨著研究的深入，Hippo-TAZ/YAP信號通路在頭頸鱗癌中的調控機制定能為廣大研究者所熟知，其極有可能成為HNSCC治療的潛在靶點。