Hippo-YAP信号通路与心血管系统发育关系的研究进展

徐荣伟 温见燕 刘鹏

·综述·

Hippo-YAP信号通路与心血管系统发育关系的研究进展

徐荣伟 温见燕 刘鹏

Hippo通路； Yes相关蛋白； 心血管系统； 发育

Hippo信号通路是一个高度保守的生长控制信号通路，最初在果蝇细胞内发现，可抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡[1-2]，在胚胎发育和组织器官形成等过程中具有重要作用，同时也与肿瘤的发生发展有直接关系[3]。Yes相关蛋白(Yes-associated protein)即YAP，是一种多功能的细胞内连接蛋白和转录共激活因子[4]，在Hippo信号通路中起中心枢纽作用。目前Hippo-YAP信号通路的研究更多的局限在肿瘤细胞中，而最近一些研究表明，其在心血管发生、发育中也起重要作用。本文对相关研究进行综述，以期更好地理解Hippo-YAP信号通路的这一作用。

1 Hippo-YAP信号通路

Hippo信号通路最先在果蝇功能基因筛选中发现，是由一系列蛋白激酶及转录共激活因子所组成的激酶链，对器官大小及细胞增殖和凋亡都具有关键的调节作用。研究表明，果蝇Hippo信号转导通路具有高度的遗传保守性，哺乳动物细胞中也具有类似的信号通路，果蝇中的Hippo、Salvador、Warts、Mats、Yorki和Scalloped分别与哺乳动物中的MST1/2、WW45、LATS1/2、Mob1、YAP/TAZ和TEAD同源[5]。

哺乳动物Hippo信号通路主要由3部分组成：(1)上游信号分子(Fat、Dachs1-2、FRMD、NF2、KIBRA、CRB1-3等)；(2)核心激酶级联反应链(MST1/2、WW45、LATS1/2、Mob1、YAP/TAZ)；(3)下游调节因子(TEAD1/4、Wbp-2、RASSF、Ajuba)[6]。这些分子结构彼此相互作用，构成哺乳动物细胞信号转导通路，通过平衡细胞增殖和凋亡，调节生长发育。哺乳动物Hippo信号通路核心成分中，MST1/2和LATS1/2为蛋白激酶，WW45和Mob1为蛋白激动剂，YAP/TAZ作为转录共激活因子发挥作用。Dong等[5]通过建立YAP条件转基因小鼠模型，利用抗YAP Ser127的磷酸特异性抗体检测和对比HEK293、HeLa、HPNE和hSav1缺陷的肾癌细胞中YAP Ser127的磷酸化情况，首次确定了MST1-YAP信号途径在哺乳动脉中的传递顺序。即MST1/2和WW45与上游信号分子反应并产生磷酸化而被激活，进而两者结合形成一个复合物，此复合物磷酸化并活化下游LATS1/2-Mob复合物，后者可使YAP/TAZ磷酸化。磷酸化的YAP/TAZ与胞浆中14-3-3蛋白结合被阻断在胞浆中，并被泛素依赖的蛋白酶体降解，从而限制了YAP/TAZ促增殖和抗凋亡的功能。如果Hippo信号通路被阻断或失活，YAP/TAZ不能被磷酸化，未被磷酸化的YAP/TAZ进入细胞核，并与TEAD等下游调节因子结合，促进下游靶基因的表达，从而发挥YAP/TAZ的促增殖和抗凋亡活性。因此，Hippo信号通路的作用在于通过控制蛋白分布和蛋白水平来控制YAP/TAZ功能。

YAP是Hippo信号通路的主要效应因子，为65 kD富脯氨酸的磷蛋白。1994年Sudol[4]发现其绑定于非受体酪氨酸蛋白激酶Src家族成员c-Yes的SH3基序，并将其命名为Yes相关蛋白。该蛋白由WW结构域、14-3-3蛋白结合位点、SH3绑定基序、羧基末端的PDZ绑定基序、氨基末端的富脯氨酸结构域以及位于转录调节结构上的CC结构域组成[7]。其中，WW结构域是指具有两个保守和相同位点色氨酸残基的模序[8]。YAP在不同的剪接情况下具有1个或2个WW结构域，根据所含WW结构的数目可将YAP分为两种亚型：YAP1结构中只含有1个WW结构域，YAP2结构中含有2个WW结构域，且具有更强的转录调节活性，而这两种亚型的转换调控机制并不清楚。YAP通过WW结构域能与含有Pro-Pro-X-Tyr(PPXY)结构的转录因子相互结合发挥转录共激活因子功能，在细胞信号转导及转录调节中发挥重要作用[9]。

2 Hippo-YAP信号通路与心血管系统发育

近年来，越来越多的研究表明，Hippo-YAP信号通路在心血管的发生、发育中发挥着重要的调节作用。

在心脏方面，Heallen等[10]研究发现，特异性敲除MST激酶共激活因子WW45的小鼠胚胎，其心肌细胞增殖能力增加，导致心脏过度增大，同时，敲除WW45的小鼠心脏还表现为室间隔缺损，而条件性敲除LATS2和MST1/2后，小鼠心脏也会出现相似的过度增大表现。进一步研究发现，Hippo信号通路的效应因子YAP对于心脏的发育同样起着十分重要的作用，是心肌细胞增殖、心脏形态发生和心肌小梁形成的关键调节因子[11]。胚胎期心脏的发育是通过心肌细胞的增殖完成的，而出生后心脏的增大主要靠心肌细胞的生理性肥大。小鼠胚胎的心脏YAP持续激活可以促进心肌细胞增殖，引起心脏体积增大，出生后YAP的激活同样能引起心肌细胞的增殖[11]。但需要注意的是，无论离体培养还是完整的心脏，YAP的激活只是促进心肌细胞的增殖，并不引起心肌细胞的生理性肥大。相反，YAP失活会引起小鼠心肌细胞增殖障碍，导致心肌发育不全和胚胎死亡。Wang等[12]发现，心肌特异性敲除YAP的小鼠，因心肌发育不全、膜性室间隔缺损及右心室双出口等严重的心脏发育缺陷而导致围产期死亡。Morin-Kensicki等[13]发现YAP失活后，小鼠胚胎由于卵黄囊血管生成、绒毛膜尿囊融合和胚轴延长缺陷阻碍了心脏发育，大约在胚胎期8.5 d死亡。Del Re等[13]发现，心肌细胞YAP特异性失活的小鼠出生后表现出心肌细胞凋亡和纤维化、扩张性心肌病和过早死亡。此外，YAP失活后的小鼠还表现为心脏再生受损，这种小鼠心肌梗死后由于缺乏纤维化应答会加重心肌损害，而YAP的激活可以刺激心肌梗死后心肌细胞的再生，减轻心肌损伤并能增加心肌的收缩能力，改善心脏功能[14-16]。因此，激活YAP或其下游效应因子，也许可以成为改善心肌梗死预后的潜在治疗方法。

在血管方面，YAP同样扮演着十分重要的角色。特异性敲除YAP后的小鼠除心脏发育缺陷外，还表现为严重的血管发育缺陷。平滑肌特异性敲除YAP的小鼠表现为动脉壁发育不全、短或无头臂动脉及食管后右锁骨下动脉等严重的血管畸形[12]。敲除YAP后会诱导细胞周期阻滞基因如Gpr132的表达，Gpr132过表达使细胞周期停滞在G0/G1期，从而阻碍了平滑肌细胞的生长，引起严重的血管发育畸形。多项研究显示，平滑肌相关疾病如动脉损伤后或动脉粥样硬化过程中的内膜增生与肿瘤发生具有一些共同的生物学机制[17]。血管损伤后，类似于肿瘤细胞，血管平滑肌细胞高度增殖、迁移并伴有分化标志物的丢失[18]。Wang等[19]发现，动脉损伤后诱导的平滑肌细胞表型转化中YAP表达增高，YAP表达的增高一方面抑制了平滑肌特异性基因的表达，另一方面促进了平滑肌细胞的增殖、迁移。而动脉损伤后阻断YAP表达则减弱了损伤诱导的平滑肌表型转化，抑制了平滑肌细胞的增殖、迁移，从而减轻了血管内膜增生。因此，阻断YAP的表达也许可以为动脉粥样硬化闭塞性疾病及腔内血管成形术后再狭窄的治疗提供一种新的思路。

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(本文编辑：谭潇)

Progress of the role of Hippo-YAP pathway in the cardiovascular development

XuRongwei,WenJianyan,LiuPeng.

DepartmentofCardiovascularSurgery,China-JapanFriendshipHospital,Beijing100029,China

LiuPeng,Email:Liupeng5417@163.com

Hippo pathway； Yes-associated protein； Cardiovascular system； Development

10.3969/j.issn.1007-5410.2015.03.019

100029北京，中日友好医院心脏血管外科

刘鹏，电子信箱：Liupeng5417@163.com

2014-09-30)