SWH信号通路抑癌机制的研究进展

梁江红(综述)，刘永珍(审校)

(湖北省医药学院附属太和医院妇产科，湖北十堰442000)

人体组织器官的大小是受细胞生长、增殖及凋亡来调控的。许多信号通路控制着这些细胞过程，包括Salvador-Warts-Hippo(SWH)信号通路。在人类癌组织、癌细胞株及小鼠模型中的研究表明，SWH的人类同源通路遭到破坏与肿瘤的发生相关［1］。在果蝇中，SWH信号通路最重要的一个功能是调控成虫盘的大小，当SWH失活时，成虫盘的体积会异常增大，这是由于过量的细胞增殖、细胞生长的加速及细胞凋亡的缺陷造成的。目前，已经有数个基因被鉴定为此信号通路的组成成分，并根据果蝇的不同显型分成两组［1，2］。SWH 的核心成分 salvador(Sav)、warts(Wts)、hippo(Hpo)和 yorkie(Yki)，用于控制细胞生长、增殖及凋亡。信号通路的其他成分mob as tumour suppressor(Mats)、expanded(Ex)、fat(Ft)、merlin(Mer)、RAS相关区域家族(ras association family，dRASSF)、discs overgrown(Doc)和 dachs(Ds)等，通过不同的机制对信号通路进行调节。

1 SWH通路上游调节机制

目前，SWH通路的上游调节机制研究取得了一定的进展［3］。被确定的上游调节因子包含FERM结构域的蛋白Ex和Mer，以及能够激活Hpo的原钙黏蛋白Ft。Ft是联系细胞外环境的信号与信号受体，Ex和Mer属于带4.1蛋白家族，能够传递细胞表面受体接受的信号。Ft通过Ex对SWH通路进行调节。Ex主要调节细胞的增殖，而Mer主要调节细胞凋亡，提示Ex和Mer同时在不同方面对信号通路进行调节。在Ft突变细胞中，Ex不能正确的定位在细胞膜附近，表明Ex的细胞定位对激活信号通路具有重要作用。但目前，对Ex信号转导机制仍不明确。研究还发现［4］，Ex 能够不依赖Hpo直接与Yki结合，将Yki限制在细胞质中，Ft不依赖于Ex和Hpo，通过抑制一种非传统的肌球蛋白Ds而对信号通路进行调节，Ds能与Wts结合促进其降解。最重要的是 Ft的激活机制，Ds和 Fj(fourjointed，Fj)能够影响Ft的活性，Ds突变表现出轻度的细胞过度生长，表明其可能是Ft激活Hpo通路的正调控因子，Ds可能通过募集Ft，使其局部浓度增加而被另一种调节因子Doc激酶磷酸化。

2 SWH通路的下游作用机制

研究发现Yki是Wts磷酸化的靶点，这是该领域的一大突破，因为这一发现强调了转录控制作为SWH信号通路输出信息的方式［5］。Yki是一种非DNA结合的辅助转录因子，迄今为止，发现其只与转录因子Sd(scalloped，Sd)结合，Sd能促进Yki进入细胞核，使Yki/Sd复合物与DNA结合。Yki的磷酸化使其不能在细胞核定位［6］。过表达的 Yki、Sav与Wts、Hpo功能缺失的表型非常相似，但是Yki突变时却有相反的效应(Yki突变的克隆不能存活)。Yki被Wts磷酸化后，其激活基因转录的能力下降。

果蝇凋亡抑制蛋白(drosophila inhibitor-of-apoptosis protein，DIAP1)和 cycE是Yki的下游基因。在Sav、Wts、Hpo和其他通路成员突变的克隆中，DIAP1和cycE的mRNA表达升高。DIAP1的过表达可能具有抑制凋亡的作用，而cycE的表达升高则具有调节异位增殖的作用。在所有Yki过表达的克隆中，DIAP1的表达都上调，而cycE只在果蝇眼组织中表达上调，说明DIAP1更有可能是Yki的直接靶基因，而cycE的调节更复杂［7］。

Bantam(Ban)因为表型相似而被认为是SWH通路的组成成分。Ban最初被认为是一种能够诱导组织过度生长的基因，更进一步的研究发现Ban能够编码一种miRNA促进生长和抑制凋亡，如在Ban失活的动物中成虫盘的发育变迟缓。迄今所知道的Ban的靶基因是凋亡蛋白抑制因子的抑制因子head involution defective(Hid)。基因互作实验表明Ban是Yki的下游靶点，Yki的表达足以刺激成虫组织中Ban的表达［8］。Ban的缺失只能部分降低Yki过表达，说明Yki的其他靶点(如 DIAP1和cycE，或者其他)在调控组织大小上起更重要的作用。除了Hid，还存在其他Ban靶点，尤其是在Ban过表达的克隆中呈现高表达的靶点，但目前还没有得到鉴定。目前还不清楚在脊椎动物中是否同样有Ban的存在。

3 SWH信号通路与肿瘤发生的关系

所有目前知道的SWH信号通路的组成成分进化上都非常保守。一些组分的同源物基因，如Sav、Wts、Mats、Mer、Yki和 dRASSF，已经参与了哺乳动物肿瘤的发生［9］。SWH不仅参与细胞生长及增殖的调控，也诱导细胞的凋亡，因此推测SWH信号通路的失活可能对肿瘤发生有一定的影响。

目前有关SWH信号通路下调与肿瘤关系的证据是因为NF2被证明是一个“善意”的抑癌基因。NF2在家族性神经纤维瘤病综合征2型中发生突变，导致了中枢神经系统肿瘤的发生。NF2突变在神经系统散发性肿瘤及其他类型肿瘤(如恶性间皮瘤)中也有发现。神经纤维瘤病2型的患者通常携带一种种系的NF2突变，野生型NF2等位基因剔除或者外在性沉默，这种突变会导致疾病的发生［10］。目前研究发现，除NF2以外的其他位点也参与了神经纤维瘤2型的发生，包括位于22号染色体的基因，这个位点靠近NF2但独立于它。有趣的是，Doc、酪蛋白激酶1ε的人类同源物位于染色体22q13.1(NF2位于22q12.2)［11］。

一些SWH信号通路的下游调控基因也参与肿瘤的发生，包括 Sav、Mat和 Wts。Sav1(也称为WW45)基因在两种肾癌细胞株缺失，MOBK1B(也称为MATS1)在来源于人类恶性黑素瘤的细胞株及小鼠乳腺肿瘤中表达缺失［12］。有关Wts激酶的同源物基因LATS1和LATS2在小鼠和人类中的肿瘤作用都有报道。小鼠组织缺乏LAST1会导致卵巢肿瘤及软组织肉瘤的发生。而且，甲基化依赖的 LATS1和LATS2基因沉默与人类乳腺癌的高度恶性类型有关。LATS2目前报道是p53的转录靶基因，并且受两个 miRNA(miR-372和 miR-373)的调控。这些miRNAs在睾丸肿瘤细胞株及癌组织中表达升高。因此，通过一些机制将LAST2下调有可能会促进肿瘤的形成。

最近的两篇报道显示，SWH信号通路在哺乳动物肿瘤形成中的重要地位［13］。两个独立的在小鼠模型上对基因复制数量变化观察的研究表明，小鼠基因组位于9qA1的位点包括Yki、转录因子辅助因子(yes-associated protein，Yap)的同源基因都存在扩展现象。Yap和Birc2(也被称为cIAP1，是SWH信号通路的靶基因DIAP1的同源物)在小鼠肝癌模型中有基因扩增。而且，这两个基因相互协调共同促进肿瘤的发生。Yap基因扩增在小鼠乳腺癌模型中也被观察到。进一步的研究发现［14］，在人类乳腺上皮细胞中，Yap拥有一些致癌特性，如能够提供生长因子并促进不依赖贴壁的生长，促进上皮-间质转化，抑制凋亡。小鼠染色体的9qA1位点与人类染色体的11q22位点是同源的，这个基因组位点在许多不同的人类肿瘤中都存在扩增现象［15］，包括卵巢癌、肝癌、肺癌、胰腺癌和食管癌。相反地，在DNA损害的情况下，Yap能够促进p73依赖的细胞凋亡。表明Yap在某些情况下拥有促凋亡的作用，具有肿瘤抑制性。

RASSF家族的成员，尤其是RASSF1A，已经被提出是一种抑癌基因［16］。在人类肿瘤中RASSF1A通过启动子甲基化机制通常是表达下降的。研究表明，RASSF1A和 RASSF5(也称为 NORE1)是 Mst蛋白激酶的生化抑制剂，然而它一旦与细胞膜外来定位信号相结合就能促进Mst蛋白激酶的活性。这种现象表明，RASSF蛋白是抑制Mst蛋白激酶基础活性所必需的，同时在有外来刺激的情况下又能激活Mst蛋白激酶。一个潜在的刺激因素可能是激活的Ras，在体外培养细胞中，激活的 Ras通过链接到RASSF5的RA结构域诱导其结构改变，从而激活Mst蛋白激酶。然而，dRASSF的拮抗物并不能促进SWH的活性，说明其具有一种很重要的致癌作用。dRASSF有可能具有生长抑制的作用，这个作用是独立于调控SWH信号通路的作用，因为dRASSF的缺失能够促进Hpo突变克隆的过度生长。实际上，Mst缺失和Ras连接到结构域不会破坏RASSF5在抑制克隆形成方面的能力。这就提出一个问题:RASSF基因是在SWH信号通路受抑制或者失活时才具有抑癌基因作用，还是当SWH信号通路过度激活时具有致癌的特性［17］。另一个可能就是RASSF家族中的各个成员对SWH信号通路具有不同的效应。以上的证据表明，SWH信号通路在肿瘤发生中的重要作用，这对理解此信号通路的调节机制非常重要。这个通路的保守性也表明对它的研究具有重要的临床意义。

4 SWH信号通路在人类肿瘤组织中的研究进展

4.1 SWH信号通路参与肿瘤发生的调控 为了确定SWH信号通路与肿瘤的关系，必须确定SWH信号通路的其他成员，除了NF2外，也具有抑癌基因或癌基因的特性，这要通过在不同的人类肿瘤中分析其基因表达水平或突变状态与肿瘤的关系。一个相关的问题是Yki的人类同源物基因Yap在人类肿瘤中的重要性，11q22的基因扩增是否会引起的Yap过度激活导致肿瘤发生?肿瘤基因中是否包含NF2基因突变?为了解决这些问题，必须明确Yap对NF2突变小鼠肿瘤的形成及NF2缺失不依赖接触抑制的细胞增殖［4］。如果Yap促进神经纤维腺瘤2型的形成，并且存在11q22的扩增，将会发展出一种针对这个靶点的非常有临床价值的抗癌新药。

4.2 SWH信号通路起作用的组织类型 目前还不清楚SWH在哪些组织及细胞类型中调节细胞增殖和凋亡。在果蝇中，这条通路限定于生长中的成虫盘，如柱状上皮，但是并不一定限定于生长中的组织，也存在于其他唾液腺和脂肪体。这就提出了一种可能性，即SWH信号通路只调节人体组织和细胞中的某些类型，这些类型与果蝇成虫盘具有相似的生长、增殖及凋亡特性。在NF2缺失的小鼠中，各种类型的肿瘤都会发生，但是在人类，NF2缺失主要导致中枢神经系统肿瘤的发生。

4.3 Yki的人类同源物基因Yap Yki与其同源物Yap是转录共刺激蛋白，与转录因子协同诱导靶基因的表达。关于与Yki协同调节SWH信号通路靶基因表达的转录因子目前还没有描述，但是对Yap的研究表明，一些候选的转录因子是:转录增强因子1～4、p73 和侏儒家族蛋白磷脂结合蛋白 2α［18］。因此，在果蝇中转录增强因子同源物Sd是最有可能的候选转录因子。在果蝇和哺乳动物中的研究表明，Yki和Yap与Sd和转录增强因子蛋白是相互连接的伴侣。此外，Yap能够强有力地促进转录增强因子的转录活性。因为Sd仅在果蝇的翅膀中具有生长调控作用，因此不难理解，Yki会结合其他的一些转录因子才能完成其诱导靶基因表达作用。

5 结语

尽管SWH信号通路对细胞生长、增殖及凋亡控制作用的研究取得了一定进展，但是关于信号通路的许多问题仍有待于进一步研究。目前大量的研究工作是在果蝇中进行的，这也强调了对模式生物开展研究的重要性。大量的工作还需要继续，如SWH在哪些组织和细胞中发挥功能?通路中是否还有其他成分?是否作用于其他靶基因等问题。

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