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Nature Cell Biology | YAP融合蛋白凝聚体通过转录调控驱动室管膜瘤肿瘤发生

已有 557 次阅读 2024-5-25 00:03 |个人分类:文献总结|系统分类:科研笔记

Hippo信号通路主要调节细胞增殖及凋亡,控制器官大小。这个名字来源于其通路中的关键激酶Hippo(Hpo),该基因突变可能导致癌症发生。Hpo通路包含一系列激酶级联反应,Hpo(MST1/2)蛋白激酶磷酸化另一个蛋白激酶Wts(LATS1/2)。Wts也可以被Msn和Hppy激活(MAP4K1-7)。活化的Wts进一步导致Yki磷酸化。 哺乳动物中Yki有两个同系物YAP和TAZ。YAP本身不能和DNA结合,其需要与转录因子p73,Runx2及TEADs等结合,之后定位于细胞核,调节靶基因表达。磷酸化的YAP失活,不能与转录因子结合定位于细胞核,不能发挥转录调控作用。Hippo 信号的激活能够促进 LATS 激酶的激活,LATS 通过抑制转录共激活蛋白 YAP 和 TAZ 的活性来控制基因表达。当 Hippo 信号下调或通路上游分子发生突变时,表达增加的 YAP 和 TAZ 将会促进细胞增殖,使其不受控制,继而发展成恶性肿瘤。

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(图片来源:Hippo–YAP/TAZ signalling in organ regeneration and regenerative medicine)

室管膜瘤患者中存在YAP融合蛋白,包括YAP1-MAMLD1和C11ORF95-YAP1。YAP1-MAMLD1融合蛋白可能导致肿瘤发生,但是C11ORF95-YAP1是否有类似的功能尚不清楚,本文就对此展开了研究。

首先,作者分析发现,室管膜瘤患者中HIPPO信号上有分子常发生突变,YAP、TAZ及下游分子常表达增加,相关性分析建立了HIPPO信号抑制与室管膜瘤的联系。此外为了建立HIPPO信号与室管膜瘤发生的因果关系,作者敲除了LATS1/2基因,导致YAP,TAZ不能被磷酸化,其活性增强,促进小鼠室管膜瘤形成。

YAP激活后与转录因子结合,定位于细胞核发挥转录调控作用。作者过表达野生型YAP或激活突变的YAP(YAP-S112A,可定位于胞核)均不能促进小鼠室管膜瘤形成,说明YAP核定位并不导致室管膜瘤形成。

但是表达YAP1-MAMLD1和C11ORF95-YAP1融合蛋白的小鼠全部形成室管膜瘤。体内、体外实验均证实,YAP1-MAMLD1和C11ORF95-YAP1融合蛋白具有强致瘤性,并且形成的室管膜瘤特征与人类相似。

作者通过在细胞及肿瘤组织样本中观察YAP1-MAMLD1和C11ORF95-YAP1融合蛋白定位发现,其在核仁具有明显的点状定位。而野生型YAP或激活突变的YAP在核内定位较少,这可能是其不能诱导肿瘤形成的原因。

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接着作者分析发现,YAP融合蛋白在核内发生液液相分离,形成明显的液滴状结构,并且液滴中招募了大量的TEAD1和TEAD3,导致对下游靶基因持续稳定调控激活,促进肿瘤进展。并且YAP融合蛋白形成液液相分离的无序结构域(IDR)对于肿瘤形成至关重要。YAP-M蛋白可能由多个YAP融合分子组成,这些分子通过低复杂性的IDR结构域相互作用,促进蛋白质寡聚化,维持其稳定性及相分离液滴形成。

通过转录组分析发现,YAP-M可以抑制PRC2活性,并且促进了IPPO, MYC, NF-kB 及 TGFβ 信号等致癌程序。通过表观遗传学研究发现,YAP-M相分离通过将转录共激活因子BRD4和MED1 ,转录机器,超级增强子等元件集中在凝聚体中,从而提高了转录效率及特异性,促进了致癌基因高效表达。利用JQ1靶向BRD4可以抑制室管膜瘤演进。

(注:共激活因子BRD4和MED1 在超级增强子区域富集,他们通过调控关键基因表达发挥作用)

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这项研究不仅揭示了YAP融合蛋白的致癌机理,同时也为HIPPO信号在肿瘤中的作用提供了新的认识,YAP在肿瘤中的作用可能主要依赖其转录调控作用,而YAP融合蛋白相分离通过招募一系列转录调控因子或元件,极大地提高了这种功能,并足以诱导肿瘤形成,其强大的功能令人震撼。

基于此,我脑海中产生了一个疑问,YAP蛋白本身有没有相分离的能力,如果其本身不能发生相分离,那么其在肿瘤中的作用有限,可能仅仅是一些增强后促进作用,如果其具备相分离的能力,那么在特殊细胞内环境下,YAP入核增加,含量足够多时,核内环境或信号促使YAP在核内形成相分离可能会对肿瘤形成发挥更为重要的作用。



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