YAP/TAZ蛋白调控病毒侵染与免疫的研究进展

Research Progress of YAP/TAZ Protein Regulating Virus Infection and Immunity

摘要: YAP/TAZ介导的Hippo信号通路在生命进程中扮演重要角色，它主要调控器官大小，胚胎发育，细胞增殖以及肿瘤发生等。最新研究发现Hippo信号通路关键蛋白YAP/TAZ在调控人类病毒侵染及免疫反应中发挥非常重要的作用。文章总结了YAP/TAZ蛋白的病理学特征，重点介绍YAP/TAZ蛋白在调控人类病毒侵染、复制、诱发疾病以及免疫调控中的功能及其机理，以期为病毒致病机制研究及治疗手段开发提供新的见解和思路。

Abstract: Accumulating evidence showed that YAP/TAZ mediated Hippo pathway plays a critical role in bio-logical processes, including the control of organ size, embryonic development, cell proliferation, and cancer development. The Hippo signaling pathway key protein YAP/TAZ has been found to play a very important role in human virus infection and immunity. This paper summarizes the pathologic characteristics of YAP/TAZ protein, and focuses on the functions and mechanisms of YAP/TAZ pro-tein in the regulation of human virus infection, replication, disease induction and immune regula-tion. It might give new insights into the research of viral disease and its therapy.

1. 引言

大量研究表明Hippo通路参与调控细胞增殖，器官大小 [1] [2]。近年来，Hippo信号通路在疾病调控中发挥着越来越重要的作用，尤其是YAP/TAZ蛋白对病毒侵染及免疫反应的调控受到广泛关注。研究报道Hippo/YAP通路在调节一种表达CXCR2的髓源性抑制细胞(MDSCs)的C-X-C基序趋化因子配体5 (CXCL5)时具有非自主功能。当癌细胞中YAP过度活化时，CXCL5分泌增强，进而募集更多MDSCs，促进肿瘤发生。在胰腺导管腺癌中，YAP促进MDSCs分化积累，调节免疫抑制；而当YAP或MDSCs缺失时，免疫反应增强 [3]。另有研究表明，YAP能够引导肿瘤相关巨噬细胞TAMs向免疫抑制/亲肿瘤M2表型分化。在小鼠肝脏肿瘤模型中，单个肿瘤起始细胞可通过YAP诱导CCL2和CSF1表达，促进髓源性抑制细胞和M2巨噬细胞的招募，进而促进肿瘤发生 [4]。文章总结了YAP/TAZ蛋白对病毒侵染的调控机制，同时综述了YAP/TAZ与免疫调控的研究进展。

2. Hippo通路及YAP/TAZ蛋白

Hippo通路是一条首先在果蝇中被发现的信号通路。Hippo通路在哺乳动物中同样高度保守，调节细胞接触抑制及肿瘤发生 [5] [6]。在哺乳动物细胞中，Hippo通路由TAOK1-3激酶磷酸化，进而激活MST1/2起始 [7]。随后，MST1/2通过与调节蛋白SAV1互作从而激活LATS1/2激酶活性 [8]。此外，MST1/2还可促进MOB1与LATS1/2互作，而MOB1的磷酸化可导致LATS1/2被完全激活 [9]。研究发现，神经纤维肿瘤抑制因子NF2通过MST1/2-SAV1复合物促进LATS1/2磷酸化 [10]。同样MAP4K家族、环腺苷酸(cAMP)也能激活LATS1/2活性，而LPA和S1P会抑制LATS1/2活性 [11] [12] [13]。LATS1/2激活可以直接磷酸化YAP和TAZ，使其滞留在胞浆中，从而抑制下游靶基因表达。LATS1/2激酶可以磷酸化YAP五个关键位点(TAZ四个)，其中，YAP^Ser127/381位，TAZ^Ser89/311位与蛋白入核及蛋白降解密切相关 [1]。YAP^Ser127/TAZ^S89位磷酸化后与14-3-3蛋白结合，使YAP蛋白定位在细胞质中。而YAP^S381/TAZ^S311位磷酸化引起酪蛋白激酶1(CK1δ/ε)诱导的进一步磷酸化，从而使YAP/TAZ招募SCFβ-TRCP E3连接酶，从而走向泛素化及蛋白酶体依赖的降解途径 [14]。相反，当激酶模块失活时，低磷酸化的YAP/TAZ可以穿梭到细胞核，并通过与转录因子TEAD相互作用而充当转录共激活因子。TEAD是哺乳动物Hippo信号通路中关键的转录激活因子，而YAP被认为是TEAD的转录共激活因子，二者在细胞核内互作，诱导与细胞增殖，分化，发育和凋亡相关的下游靶基因表达，如结缔组织生长因子(CTGF)、富半胱氨酸诱导因子61(CYR61)、神经肽-1(NRP1)等 [15]，最终影响细胞生长，增殖及迁移(见图1)。

Figure 1. The Hippo signaling pathway and its key protein YAP/TAZ

图1. Hippo信号通路及其关键蛋白YAP/TAZ

3. YAP/TAZ病理学功能

YAP/TAZ蛋白异常调控会影响细胞增殖，凋亡，迁移和分化，从而导致包括癌症在内的多种疾病产生。在肝癌，食道癌，胃癌，前列腺癌，结肠癌，肺癌，乳腺癌等人类癌症中，检测到癌细胞中YAP/TAZ过表达及其在细胞核内定位 [16] [17] [18]。在肝癌，结肠癌，食道癌，卵巢癌病人中，YAP/TAZ过表达与患者不良预后密切相关 [19] [20]。在癌症发生过程中，Hippo信号通路异常调控主要是通过影响上游激酶LATS1/2和MST1/2的活性，从而导致YAP/TAZ低磷酸化及其富集于核内 [16]。

在哺乳动物中，YAP/TAZ蛋白也调控一些非肿瘤型疾病。例如，在一个长期神经受损的动物模型中，研究发现YAP/TAZ主要聚集在核内，由此导致外周神经损伤水平上升。研究发现在特异性缺失YAP/TAZ的小鼠心脏模型中，小鼠会表现出心脏发育缺陷的生理现象。此外，YAP过表达会激活心肌细胞增殖，而成年小鼠心脏中缺失SAV则会增强YAP表达，从而激活心肌细胞增殖 [21]。

越来越多研究表明，Hippo通路YAP/TAZ蛋白在调控人类病毒侵染诱导的肿瘤疾病、调控免疫反应等方面发挥关键作用。

4. YAP/TAZ蛋白对病毒侵染的调控作用

常见的人类病毒，例如HBV、HPV、KSHV、EBV、ZIKV等，均能通过调控Hippo信号通路，尤其通过调控YAP/TAZ蛋白的表达、磷酸化水平及影响其核定位从而促进疾病的发生。首先，病毒侵染后可通过其编码蛋白直接影响YAP/TAZ的表达，促进肿瘤发生。如HBV编码的HBx蛋白与CREB结合激活YAP启动子促进YAP表达。除了影响启动子活力外，HBx蛋白也能通过下调miRNA-375促进YAP表达 [22]，preS2蛋白则通过抑制miRNA-338-3p促进TAZ蛋白表达，从而促进肝癌细胞的增殖及迁移 [23]。此外，HBx互作蛋白HBXIP还通过激活转录因子c-Myb上调肝癌细胞中YAP的表达，促进肝癌发生 [24]。EBV病毒感染通过其编码的LMP1蛋白促进TAZ表达，从而调控鼻咽癌发生 [25]。然而，在ZIKV感染模型中沉默YAP/TAZ表达，则可抑制ZIKV复制、增值，最终影响疾病发生 [26]。其次，病毒也能通过影响YAP磷酸化水平从而调控疾病发生。如HPV编码E6蛋白可下调YAP^S397位磷酸化水平，从而促进宫颈癌发生 [27]。研究表明YAP/TAZ最终发挥功能一般通过入核后激活下游靶基因表达，从而促进肿瘤发生。如HPV编码的E6蛋白与PDZ结构蛋白互作后调控YAP的核定位，从而影响宫颈癌发生 [28]。这样的调控机制同样发生在EBV病毒上。EBV病毒编码的LMP1蛋白通过与凝溶胶蛋白相互作用抑制LATS1/2磷酸化，从而稳定了YAP/TAZ并促进其核转移，最终诱发鼻咽癌 [25]。最后，病毒也通过影响Hippo通路上游激酶活性进而影响YAP/TAZ活力，从而促进肿瘤疾病发生。例如KSHV编码的vGPCR蛋白通过抑制LATS1/2激酶活性，从而激活YAP/TAZ，最终促进肿瘤细胞增殖和转化 [29]。

综上，常见人类病毒主要通过其编码的病毒蛋白调控YAP/TAZ蛋白表达、上游激酶及自身磷酸化水平、以及YAP/TAZ蛋白的核定位等促进肿瘤等疾病的发生。

5. YAP/TAZ蛋白与免疫

天然免疫系统通过区别自身和非自身，构成对抗病毒侵染的第一道防线。研究表明Hippo通路中YAP蛋白负调控天然抗病毒免疫且YAP对天然免疫的调控独立于上游激酶。天然免疫细胞可通过细胞内受体识别病毒，如RIG-I，cGAS等。病毒侵染后，胞内受体RIG-I和cGAS可激活IKKε及TBK1激酶，进而招募IRF3，促进IRF3磷酸化、二聚化及入核，从而诱导其效应基因IFNs表达。而YAP通过抑制IRF3二聚化及其核定位负调控抗病毒天然免疫。研究表明，当YAP被敲除后，天然免疫增强，病毒载量下降 [30]。此外，病毒侵染宿主后，宿主也能通过IKKε影响YAP磷酸化，下调YAP表达，进而增强天然抗病毒免疫反应 [31]。研究表明，YAP/TAZ也能与TBK1直接作用，抑制TBK1第63位赖氨酸泛素化，消除病毒诱导TBK1激活，从而抑制天然免疫 [2]。

此外，YAP蛋白在抗肿瘤免疫中也发挥重要作用。YAP能直接调控PD-L1转录，使得PD-L1与免疫识别受体PD-1相互作用，避免免疫监视。YAP也能通过促进肿瘤分泌因子的表达，进而促进免疫抑制细胞的招募，抑制免疫反应对肿瘤细胞的调控；此外，YAP通过激活CAFs促进肿瘤免疫抑制。研究表明CAFs通过释放大量的免疫抑制细胞因子，促进免疫逃避。综上，YAP负调控天然抗病毒免疫及抗肿瘤免疫 [32]。

6. 展望

文章概括了Hippo信号通路YAP/TAZ蛋白在控制细胞增殖，肿瘤发生以及病毒诱导疾病、影响免疫反应等方面的作用。文章旨在阐明病毒诱导肿瘤与Hippo通路YAP/TAZ蛋白之间的联系，推广Hippo通路YAP/TAZ参与调控的肿瘤发病机理，从而为寻找治疗疾病靶点提供一些参考，以便研发相关药物，加快临床治疗进程。

虽然有许多关键问题未被阐明，但我们感兴趣之处在于是否可以通过人为干预Hippo信号通路从而治疗由病毒感染引起的疾病。用药物调控Hippo信号通路组分可能会为预防病毒性疾病提供一些线索。例如VP和VGLL4等药物能够抑制YAP和TEAD之间相互作用。研究表明VP药物对卵巢癌细胞增值呈现时间和剂量抑制作用，并能抑制癌细胞的迁移和侵袭。而VGLL4与YAP直接竞争结合TEAD从而抑制肺癌细胞增值 [33] [34]。因此，我们可以着眼于研发更多靶向YAP/TAZ的药物，通过抑制YAP/TAZ表达、磷酸化修饰，抑制YAP/TAZ与其上下游蛋白的互作，从而阻碍病毒编码蛋白对YAP/TAZ调控，从而实现抑制人类病毒感染、传播及致病的作用，对预防病毒侵染具有重要生理意义。

基金项目

国家自然科学基金项目(31970173)；国家级大学生创新创业训练计划(202010345019)。

NOTES

^*通讯作者。