李海欣 何娜 综述 郑红 审校

肿瘤干细胞是近年来生物学研究的热点。随着“肿瘤干细胞学说”的提出，研究者在多种癌症中发现了肿瘤干细胞的存在。大量的研究表明肿瘤干细胞与普通干细胞在起源、形态、功能及调控机制上具有很多共同点。Hippo-YAP信号通路是最新发现的可能与癌干细胞（CSC）分化密切相关的重要信号转导通路。Hippo途径和其共调节因子YAP1在干细胞分化和调控器官大小等方面发挥重要作用［1］。研究报道发现在胚胎干细胞分化过程中YAP1是呈现失活状态的，当诱导多能干细胞重启时YAP表达升高，并且在体外实验中YAP1表达能够阻止胚胎干细胞的分化而维持干性。此外，YAP1通过直接促进大量与干细胞干性相关的基因而活化其表达，这项研究揭示了YAP1作为维持干细胞干性因子的重要作用［2］。因此，YAP作为揭示癌症发生发展的重要桥梁将干细胞与肿瘤干细胞连接起来。

1 YAP蛋白及功能调节

YAP基因位于染色体11q22.1，其编码的蛋白质是一种富含脯氨酸的分子量为65 kDa的蛋白［3］，1994年首次发现YAP作为非受体酪氨酸激酶YES1的结合蛋白发挥作用，YAP包含四个结构域（WW结构域、PDZ相互作用基序、SH3结合基序和卷曲螺旋结构域），其中WW结构域和WBP1和WBP2的PPXY基序结合［4］。随后的研究发现，YAP的c末端含有转录激活结构域，却无DNA结合结构域，因此被称为转录共活化因子，YAP蛋白c末端的4个氨基酸与蛋白质PDZ结构域相互作用起到转录激活作用，如与蛋白质ZO-2和NHERF2紧密连接，对YAP进行亚细胞定位调节起到重要作用［5］。

YAP的功能由多种转录后修饰来调节及上游一系列激酶级联反应参与调控（Mst1/2、Sav1、Lats1/2及Mob1），并且作为Hippo途径的主要效应因子发挥作用［6］，其中磷酸化起到调节的主要作用。研究表明，在体内和体外Lats介导YAP的HXRXXS基序磷酸化丝氨酸-127并由14-3-3蛋白识别促进其滞留于细胞质中，从而不能进入细胞核内发挥转录激活功能［7］。进一步的研究发现机械压力，如细胞外基质（ECM）的刚度差，细胞黏附和细胞的几何形状也是YAP活性的关键调节剂。当细胞在刚度矩阵培养，YAP主要定位于细胞核，促进靶基因的表达。然而，当细胞被培养在软基质中，YAP滞留于细胞质并抑制其活性［8］。最近的研究发现G蛋白偶联受体作为Hippo通路上游一个新的调控因子强效调节YAP的活性［9］。YAP还通过蛋白质之间的相互作用调节，AMOT蛋白主要参与维持上皮细胞完整的紧密连接（TJ）和细胞极性，可直接通过WW-PPXY互动结合YAP，并导致YAP细胞质滞留［10］。综上所述，YAP功能的调节不是一个单一的过程，而是由多种方式协同参与完成的。

2 YAP与干细胞

干细胞（stem cells，SC）是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下可以分化成多种功能细胞。近年来的研究发现Hippo通路中的核心协转录因子YAP具有维持干细胞干性的作用。大量的研究已经在胚胎干细胞、神经干细胞、造血干细胞中发现YAP-TEAD2的高表达能够维持干细胞干性并且已经成为维持干性的标志物［11］。Tamm等［12］发现，YAP和TEAD2能激活哺乳动物胚胎干细胞的主要转录调节因子OCT4和Nanog的表达。此外，抑制YAP和TEAD2表达或抑制TEAD的功能都会造成干细胞失去干性。与此同时，在胚胎干细胞分化的过程中YAP蛋白和mRNA的表达水平随着干性的缺失而显著降低。在小鼠胚胎成纤维细胞转化为多潜能干细胞的过程中YAP被激活，并协同SOX2、OCT4和KLF4增加小鼠胚胎成纤维细胞转化为多潜能干细胞的效率，进一步验证了YAP在维持干细胞干性当中的作用［13］。在神经干细胞中，YAP通过下游的Notch信号通路或Shh信号通路刺激细胞增殖和抑制细胞分化。神经管中的YAP或转录活性状态的TEAD的过表达都能够通过抑制干细胞退出细胞周期导致神经分化降低和神经祖细胞数目的增加［14］。

另外，研究发现胚胎干细胞的干性可通过YAP/TAZ直接促进，并间接介导TGF-β/BMP或LIF信号通路，调节体内和体外基因的表达［15］。最近的研究发现，YAP的激活将可以将肝细胞转化为肝祖细胞，这个发现为了解肝癌的起源提供了新的思路［16］。此外，通过α连环蛋白依赖或非依赖途径YAP的过表达导致标记的基底祖细胞的扩增和终末分化的抑制。在皮肤中，YAP的表达和核定位在基底表皮祖细胞中显著增高，然而在已经分化的表皮细胞中YAP易位到细胞质中不发挥转录激活功能［17］。与之相一致的，敲除YAP后，祖细胞的增殖受到抑制并导致皮肤不能增殖。YAP还通过连接Hippo信号通路和其他促进增长的信号通路，如胰岛素样生长因子和Wnt信号通路，部分结合β-catenin通路调节胚胎和新生儿心肌细胞增殖并直接促进干性基因的表达。近年来，YAP在骨骼干细胞中的作用逐渐被证实，研究表明，YAP在C2C12成肌细胞和小鼠初级肌肉干细胞的成肌细胞中过表达，并保留祖细胞的增殖特性［18］。Barry等［19］报道，YAP在肠上皮细胞的特异性表达能够通过抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制肠道重建和降低肠道干细胞的数量。

3 YAP与肿瘤干细胞

肿瘤干细胞假说是近年来提出的一种新理论，由Mackillop于1983年首次提出，认为在所有的肿瘤中都可能存在着一小簇具有自我更新能力、能分化为其他肿瘤类型并启动肿瘤形成的肿瘤干细胞。90年代末在急性髓系白血病中发现肿瘤干细胞［20］，随后研究人员分别在乳腺癌、中枢神经系统癌症、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌等实体瘤中也鉴定出了肿瘤干细胞的存在，进一步证实了肿瘤干细胞假说。目前，越来越多的学者认为肿瘤干细胞才是癌症发生、发展以及治疗后复发的根源，它可能是肿瘤转移和复发的根本原因，开展肿瘤干细胞的靶向药物和基因治疗研究极有可能为根除肿瘤带来新的希望。

目前，已在胚胎干细胞、神经干细胞、造血干细胞研究中发现YAP-TEAD2的高表达能够维持干细胞干性并且已经成为维持干性的标志物［11］。肿瘤干细胞与干细胞具有很多相似的特性，虽然目前对于YAP维持肿瘤干细胞作用的研究较少，但是YAP在肿瘤发生和维持肿瘤干细胞干性方面的作用吸引了相当多的关注。最近的一项研究发现在乳腺癌中TAZ是维持乳腺癌干细胞干性的主要调节因子［21］。993例原发乳腺癌病例的微阵列分析发现一簇基因相比于G1期（良性肿瘤）在G3期（即低分化的肿瘤）高表达。其中，在G3期肿瘤发现YAP/TAZ活性升高，而且在胚胎和正常乳腺干细胞中的也观察到了YAP/TAZ表达的升高［21］。

YAP和TEAD在维持肿瘤干细胞干性方面起到协同的作用，并且可能在维持肿瘤干细胞干性和自我更新调节方面发挥关键性作用。YAP和TEAD在髓母细胞瘤的肿瘤干细胞中高表达。在与Shh相关的髓母细胞瘤中YAP表达上调，当敲除YAP后小脑颗粒神经元显著降低［22］。Xia等［23］研究首次发现YAP参与了卵巢癌干细胞调节机制，YAP起到维持卵巢癌干细胞干性的作用，并且在失去干性的卵巢癌干细胞中YAP表达下降。YAP下游的因子TEAD在卵巢癌干细胞中也呈现高表达状态，然而敲除YAP后YAP-TEAD表达显著降低。有研究发现YAP1通过与TEAD保守的结合位点结合直接上调Sox9，并且维持各种胃肠道起源非转化类型细胞的干性（肿瘤球体的形成，扩散和致瘤性），包括原发性食管上皮细胞、永生化胚胎肝细胞以及食管癌细胞［24］。

最新的研究发现YAP调控肿瘤干细胞的新途径，即Sox2-YAP-Hippo途径。Sox2-Hippo轴研究中发现，Sox2通过抑制Hippo途径中的两个转录因子Nf2和WWC1拮抗Hippo通路，导致YAP过表达，从而增加肿瘤干细胞的数量并且促进骨肉瘤的生成。该研究中Sox2通过调节YAP-Hippo肿瘤抑制通路维持骨肉瘤干细胞的干性，因此，破坏YAP转录活性可能是Sox2依赖型肿瘤的治疗策略［25］。在非小细胞肺癌中，研究发现YAP1通过WW结构域与转录因子OCT4相互作用，促进Sox2的表达、干细胞自我更新；干细胞样血管生成在非小细胞肺癌的发生发展中发挥重要作用［26］。

4 结语

自从1994年首次发现YAP蛋白，在过去十年的研究中逐步发现的主要调控机制为通过翻译后修饰和蛋白质之间的相互作用激活YAP的转录活性。同时，YAP作为Hippo信号通路中的核心协转录蛋白在调节组织稳态、器官大小、干细胞干性维持以及肿瘤发生发展方面起到了关键作用。之后在果蝇和小鼠身上的基因检测为YAP在调控器官大小和组织再生方面的作用提供了有力证据。近年来，YAP在癌症发生发展中的关键作用特别是其维持干细胞干性的作用为癌症的研究提供了新的方向。然而，还有一些关键问题需要解决，YAP-TAZ和YAP-TEAD在维持干细胞方面的功能只在少数细胞类型中得到验证。需要在更广范围的组织特异性干细胞和各种类型的癌症干细胞中进一步研究揭示YAP/TAZ及YAP-TEAD的生理作用，其结果可能会开拓对YAP蛋白在肿瘤发生发展及转移过程中调节组织稳态作用的认识。另外，在应用YAP作为治疗靶点进行癌症治疗方面尚无有效的治疗方案出现。期待未来有更多的在肿瘤治疗和再生医学方面YAP抑制或激活对癌症影响的转化医学的探索，为癌症的研究提供新的线索和方向。

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