基本概述
YAP(Yes-associated protein,Yes相关蛋白)和
TAZ(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif,含PDZ结合基序的转录共激活因子,也称WWTR1)是Hippo信号通路的两个主要下游效应分子
。它们最初由Sudol于1994年发现,在进化上高度保守,果蝇中的同源物为Yorkie
。
结构特征
| 特征 | YAP | TAZ |
|---|
| 氨基酸同源性 | 约40%序列保守 | 约40%序列保守 |
| WW结构域 | 2个 | 1个 |
| PDZ结合基序 | 有 | 有(名称来源) |
| 转录激活域(TAD) | 有 | 有 |
| DNA结合域 | 无(需结合转录因子) | 无(需结合转录因子) |
关键结构域:
WW结构域:介导蛋白质-蛋白质相互作用,识别PPxY基序
转录激活域(TAD):具有双重功能,既参与转录起始复合物(PIC)组装,又促进RNA聚合酶II延伸
TEAD结合域:与转录因子TEAD家族相互作用
核心调控机制
Hippo通路依赖性调控
通路激活时(Hippo ON):
MST1/2激酶磷酸化LATS1/2
LATS1/2磷酸化YAP/TAZ的特定丝氨酸位点(YAP的S127,TAZ的S89等)
磷酸化的YAP/TAZ与14-3-3蛋白结合,滞留于细胞质
最终被泛素-蛋白酶体系统降解
结果:抑制细胞增殖,促进凋亡
通路失活时(Hippo OFF):
LATS1/2失活,无法磷酸化YAP/TAZ
YAP/TAZ去磷酸化,转入细胞核
与TEAD1-4等转录因子结合
激活靶基因(如CTGF、CYR61、AREG等)表达
结果:促进细胞增殖、抑制凋亡、诱导干细胞特性
非Hippo通路依赖性调控
生物学功能
1. 机械信号转导(Mechanotransduction)
基质硬度:在硬基质上,YAP/TAZ定位于细胞核并激活转录;在软基质上,滞留于胞质失活
细胞密度:低密度时核定位(增殖),高密度时胞质定位(接触抑制)
细胞形态:伸展细胞激活YAP/TAZ,圆形细胞抑制
剪切应力:血流剪切应力调节血管内皮和平滑肌细胞中的YAP/TAZ活性
2. 干细胞调控
3. 血管生成
调控内皮细胞形态、行为和功能
促进内皮细胞增殖、迁移和管腔形成
参与病理性血管生成和肿瘤血管拟态
与疾病的关系
肿瘤
YAP/TAZ在多种实体瘤中普遍激活,是癌症发生发展的关键驱动因子
:
| 肿瘤类型 | YAP/TAZ作用 |
|---|
| 肝癌 | 促进肿瘤发生,与MYC协同 |
| 胃癌 | 通过上调MYC启动肿瘤发生 |
| 肺癌 | KRAS驱动模型中促进肿瘤进展 |
| 乳腺癌 | 诱导化疗耐药,维持干细胞特性 |
| 胶质母细胞瘤 | 低氧诱导核转位,促进EMT和迁移 |
| 神经母细胞瘤 | 维持肿瘤起始细胞的干细胞特性 |
促癌机制:
诱导细胞增殖和抑制凋亡
促进上皮-间质转化(EMT)和转移
维持癌症干细胞特性
诱导化疗和靶向治疗耐药
纤维化疾病
肝纤维化:YAP/TAZ促进肝星状细胞活化和胶原沉积
肺纤维化:YAP过度表达促进肺成纤维细胞增殖
心血管疾病
靶向治疗策略
由于YAP/TAZ在肿瘤中的核心作用,针对它们的靶向治疗成为研究热点
:
抑制YAP/TAZ-TEAD相互作用:如Verteporfin(维替泊芬)
已获FDA批准用于黄斑变性治疗
在多种肿瘤中显示抗癌活性,可诱导凋亡并减少干细胞特性
靶向转录激活域(TAD):阻断与TAF4、Mediator复合物的相互作用
恢复Hippo通路活性:激活上游激酶MST1/2和LATS1/2
总结
YAP和TAZ作为Hippo通路的核心效应分子,是连接细胞外信号(机械力、细胞密度、细胞形态)与细胞核内转录程序的关键桥梁。它们通过 shuttling 于细胞质和细胞核之间,精细调控细胞增殖、分化、干细胞特性和组织再生。在癌症中,YAP/TAZ的异常激活是驱动肿瘤发生、转移、干细胞特性和治疗耐药的关键因素,因此成为潜力的治疗靶点。