为什么肝脏在切除2/3之后还能发育？你是否会因为这样的问题而好奇？人类在发展长流中，总是在试图弄清楚：控制个体大小的机制是什么。

组织器官的发育不仅要塑造成型（patterning），还要有其形（growth）。只有这两个过程都经历了，眼睛才是眼睛，鼻子才是鼻子！关于发育遗传的机制研究中，过去几十年（2002年之前）至少揭示了7条信号通路，包括：Notch、Wnt、TGF-β、Hedgehog、receptortyrosine kinase、nuclear receptor and Jak/STAT。而在控制组织大小方面，Ｈippo则是当仁不让的明星信号通路。

Hippo 信号通路又被称为Salvador/Warts/Hippo 通路（Salvador、Warts和Hippo是其中最重要的三个分子）。该信号通路在动物体内的主要作用就是通过调控细胞增殖和凋亡来控制器官的大小。

图注：Hippo信号通路，a为果蝇，b为哺乳动物。

图注：Hippo信号通路具有非常高的保守性，使得该信号通路中的同一个分子在果蝇和哺乳动物中有不同的名称（Bin Zhao et al.,2013, NATURE CELL BIOLOGY）。

Ｈippo信号通路四大组成部分

• 多重上游信号输入因子，包括 Fat4、Dchs1/2、FRMD6、NF2和KIBRA；

• 核心激酶级联反应链MST1/2、hSAV1、LATS1/2和MOB1；

• 下游转录共激活因子，包括 YAP/TAZ 和 TEAD；

• 以及下游调节因子，包括RASSFs、ASPP1/2和Ajuba。

Hippo核心信号轴

Hippo（Hpo）信号通路包含一个最为核心的信号轴，即Hippo 磷酸化蛋白激酶Warts（Wts）。一旦Wts（哺乳动物中为LATS1/2）被磷酸化，该蛋白激酶被激活，导致下游信号通路的一系列变化。

The Hippo signallingcore cassette in mammals（Gomez M, et al. The Hippo pathway indisease and therapy: cancer and beyond. Clin Transl Med. 2014; 3: 22.）

在Hippo磷酸化Warts的过程中，有两个蛋白可以易化Warts的激活过程：一个蛋白是Salvador（Sav，哺乳动物中为WW45）。Hippo能磷酸化Sav，并通过相互作用，形成Hippo-Sav复合物，易化了Warts的磷酸化（激活）；另一个则是Mats（Mob as tumor suppressor, 哺乳动物中为MOBKL1A/B ）。Hippo可以通过磷酸化激活Mats，并促进Mats与Warts 之间的结合。

Yorkie（Yki）是一个转录共激活子，需要和转录因子Scalloped（Sd）结合形成Yki-Sd复合物，才能发挥转录调节作用。Yki-Sd 转录复合物可以转录调控多个与器官/细胞增殖相关的基因，如cyclin E等。哺乳动物中，Yki 有两个直系同源基因：Yap(Yes-associated protein)和TAZ（transcription coactivator with PDZ-binding motif）。已有研究报道显示YAP和TAZ激活后，它们可以结合多个转录因子（包括p73、Runx2等）共同调节下游靶基因的转录及表达水平。

Novel downstreamtarget genes of Yki in Drosophila.

（Ikmi A, etal.Molecular evolution of the Yap/Yorkie proto-oncogeneand elucidation of itscore transcriptional program.Mol Biol Evol. 2014 Jun;31(6):1375-90.）

Hippo信号通路的关键分子YAP

Hippo信号通路激活后，可以磷酸化下游的转录共激活因子YAP，使得YAP不再能与转录因子TEAD（果蝇中对应的基因为Scalloped）结合，从而抑制下游的基因转录。

Randy J. and Georg H.The two faces of Hippo: targeting the Hippo pathway for regenerative medicineand cancer treatment.Nat Rev Drug Discov. 2014 Jan;13(1):63-79.

在肿瘤发生过程中，很多经典的信号通路都会发生功能紊乱。Hippo信号通路中的多个关键分子都被认为是肿瘤抑制因子，其中Yki/YAP/TAZ是癌基因。一旦YAP被激活，细胞可以克服接触抑制（contact inhibition），进入增殖不受控制的状态。YAP作为Hippo信号通路中的下游信号分子，在人类的很多肿瘤细胞中都被发现表达升高，并且发生细胞核转运，起到了癌基因的作用。鉴于Hippo信号通路的重要作用，学术界开始形成这样的共识：抑制YAP的功能是治疗肿瘤的一种非常有效的手段。但是这方面的研究，进行得很少。

哺乳动物的VGLL4能抑制YAP介导的恶性增殖和肿瘤发生，从而起到转录抑制的功能。在由YAP过表达引起的肿瘤中，YAP/VGLL4的比值是一个有前景的肿瘤预后标志物。但是从临床的观点来看，YAP是HIPPO信号通路下游重要的效用分子，并不是将它的功能抑制得越彻底越好。事实上，YAP和VGLL4的浓度存在一个平衡，只有在平衡范围内，机体才能更好地发挥功能和作用。因此，以YAP作为治疗靶点的策略能否成功，我们仍将拭目以待。

Gαq-Trio-Rho/Rac信号通路对于YAP介导的细胞增殖具有重要作用。研究人员发现，Gαq的激活态突变发生后，可以刺激YAP从胞浆转运至胞核，并激活YAP下游的转录。该现象不依赖于经典的Gαq下游PLCβ通路和经典的Hippo信号通路，但是依赖于Gαq调控的鸟苷酸转换因子（guaninenucleotide exchange factor, GEF）Trio及其下游的小GTP酶 RhoA和Rac1。临床研究也提示在葡萄膜黑素瘤（uveal melanoma）患者中，这条Gαq-Trio-Rho/Rac信号通路对于YAP介导的细胞增殖起到了重要的作用。

Hippo信号通路的下游分子Yki

Yki 是一个转录辅因子，它本身有转录激活活性但没有 DNA 结合活性，所以它需要跟一些转录因子比如TEAD/TEF 家族成员 Sd（Scalloped）一起才能发挥促进组织增生的作用。Sd 是TEAD/TEF 家族成员在果蝇中的唯一成员。它能识别并结合diap1基因上26 bp 的Hippo效应元件（Hippo response element，HRE)并调控其转录。

研究证明 Sd 在果蝇正常成虫盘发育中不是必需的，这说明还有其他转录因子可能与 Yki 结合，调控相关靶基因的转录。26 bp的 HRE 含有 Sd 结合序列（CATTCCA）以外的序列，这也暗示这一假设。另外 Yki 还可以与其他转录因子相互作用，比如：Hth（Homothorax）能与 Yki结合促进果蝇眼睛成虫盘形态发生沟前端的细胞增殖。Hth 对diap1 的调控极其微弱，但它能够调控 Yki 的另外一个靶基因——bantam miRNA。

看完今天的内容，是不是感觉到Hippo信号通路能牵扯出这么多的上下游调控分子和各种调控作用，果然是让人望而生畏啊！不过小伙伴们也不必太害怕，我们真正研究的往往只是一条信号通路中两三个相互调控关系，对全局有所了解只是帮我们了然于心，更好的发散思维！

来源：解螺旋

2016-06-13