Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
MST1 , человеческий гомолог белка Hippo, является частью пути передачи сигналов Hippo у людей.

В Гиппоне сигнального пути , также известный как Сальвадор-Бородавочки-Бегемот ( СВН ) пути , является сигнальный путь , который управляет органа размером в животных посредством регуляции клеточной пролиферации и апоптоза . Путь получил свое название от одного из его ключевых сигнальных компонентов - протеинкиназы Hippo (Hpo). Мутации в этом гене приводят к разрастанию тканей или фенотипу, подобному « бегемоту » .

Фундаментальный вопрос биологии развития заключается в том, как орган знает, что после достижения определенного размера он прекращает рост. Рост органов зависит от нескольких процессов, происходящих на клеточном уровне, включая деление клеток и запрограммированную гибель клеток (или апоптоз). Путь передачи сигналов Hippo участвует в ограничении пролиферации клеток и способствует апоптозу. Поскольку многие виды рака характеризуются неконтролируемым делением клеток, этот сигнальный путь приобретает все большее значение при изучении рака человека . [1] Путь Hippo также играет важную роль в самообновлении и разрастании стволовых клеток и тканеспецифичных клеток-предшественников. [2]

Путь передачи сигналов Hippo, по-видимому, очень консервативен . Хотя большинство компонентов пути Hippo были идентифицированы у плодовой мухи ( Drosophila melanogaster ) с помощью мозаичного генетического скрининга , ортологи этих компонентов (гены, которые функционируют аналогично у разных видов ) впоследствии были обнаружены у млекопитающих . Таким образом, определение пути у Drosophila помогло идентифицировать многие гены, которые функционируют как онкогены или супрессоры опухолей у млекопитающих.

Механизм [ править ]

Путь Hippo состоит из каскада ядер киназ, в котором Hpo фосфорилирует (Drosophila) протеинкиназу Warts (Wts). [3] [4] Hpo (MST1 / 2 у млекопитающих) является членом семейства протеинкиназ Ste-20. Эта высококонсервативная группа серин / треониновых киназ регулирует несколько клеточных процессов, включая пролиферацию клеток, апоптоз и различные реакции на стресс. [5] После фосфорилирования Wts ( LATS1 / 2 у млекопитающих) становится активным. Misshapen (Msn, MAP4K4 / 6/7 у млекопитающих) и Happyhour (Hppy, MAP4K1 / 2/3/5 у млекопитающих) действуют параллельно с Hpo для активации Wts. [6] [7] [8]Wts представляет собой ядерную киназу, родственную DBF-2. Эти киназы являются известными регуляторами прогрессии, роста и развития клеточного цикла. [9] Известно, что два белка способствуют активации Wts: Salvador (Sav) и Mob как опухолевый супрессор (Mats). Sav ( SAV1 у млекопитающих) представляет собой белок, содержащий домен WW , что означает, что этот белок содержит последовательность аминокислот, в которой триптофан и инвариантный пролин являются высококонсервативными. [10] Hpo может связываться и фосфорилировать Sav, который может функционировать как каркасный белок, поскольку это взаимодействие Hpo-Sav способствует фосфорилированию Wts. [11]Hpo может также фосфорилировать и активировать Mats (MOBKL1A / B у млекопитающих), что позволяет Mats связываться с киназной активностью Wts и усиливать ее. [12]

Активированные Wts могут затем фосфорилировать и инактивировать транскрипционный коактиватор Yorkie (Yki). Yki не может связывать ДНК самостоятельно. В своем активном состоянии Yki связывается с фактором транскрипции Scalloped (Sd), и комплекс Yki-Sd становится локализованным в ядре. Это позволяет экспрессировать несколько генов, которые способствуют росту органов, таких как циклин E , который способствует развитию клеточного цикла, и diap1 ( ингибитор белка апоптоза-1 дрозофилы ), который, как следует из названия, предотвращает апоптоз. [13] Yki также активирует экспрессию bantam microRNA , положительного регулятора роста, который специфически влияет на количество клеток. [14] [15]Таким образом, инактивация Yki с помощью Wts ингибирует рост за счет репрессии транскрипции этих регуляторов роста. Фосфорилируя Yki по серину 168, Wts способствует ассоциации Yki с белками 14-3-3 , которые помогают закрепить Yki в цитоплазме и предотвратить его транспорт в ядро. У млекопитающих два ортолога Yki представляют собой Yes-связанный белок (YAP) и транскрипционный коактиватор с PDZ-связывающим мотивом (WWTR1, также известный как TAZ). [16] При активации YAP и TAZ могут связываться с несколькими факторами транскрипции, включая p73 , Runx2 и несколько TEAD. [17] YAP регулирует экспрессию Hoxa1 и Hoxc13 в эпителиальных клетках мыши и человека in vivo и in vitro.[18]

К вышестоящим регуляторам каскада ядер киназ Hpo / Wts относятся трансмембранный белок Fat и несколько связанных с мембраной белков. Как атипичный кадгерин , жир (FAT1-4 у млекопитающих) может действовать как рецептор, хотя внеклеточный лиганд не был точно идентифицирован. Хотя известно, что жир связывается с др. Атипичным кадгерином, Dachsous (Ds), во время формирования паттерна ткани [19] неясно, какую роль Ds играет в регуляции роста ткани. Тем не менее, жир считается вышестоящим регулятором пути Hpo. Жир активирует Hpo через апикальный белок Expanded (Ex; FRMD6 / Willin у млекопитающих). Ex взаимодействует с двумя другими апикально-локализованными белками, Kibra ( KIBRAу млекопитающих) и Мерлина (Mer; NF2 у млекопитающих) с образованием комплекса Kibra-Ex-Mer (KEM). И Ex, и Mer являются белками, содержащими домен FERM , в то время как Kibra, как и Sav, является белком, содержащим домен WW. [20] Комплекс KEM физически взаимодействует с каскадом киназ Hpo, тем самым локализуя каскад ядер киназ на плазматической мембране для активации. [21] Жир также может регулировать Wts независимо от Ex / Hpo посредством ингибирования нетрадиционного миозина Dachs. Обычно таксы могут связываться с Wts и способствовать их деградации. [22]

В раке [ править ]

В fruitfly, то сигнальный путь Бегемот включает киназа каскад с участием Сальвадор (SAV), Бородавки (СВХ) и Бегемот (HPO) протеинкиназы . [23] Многие из генов, участвующих в сигнальном пути Hippo, распознаются как супрессоры опухоли , в то время как Yki / YAP / TAZ идентифицируется как онкоген . YAP / TAZ может репрограммировать раковые клетки в раковые стволовые клетки . [24] Было обнаружено, что YAP повышается при некоторых видах рака человека, включая рак груди , колоректальный рак и рак печени . [25] [26] [27] Это можно объяснить недавно определенной ролью YAP в преодоленииконтактное ингибирование , фундаментальное свойство контроля роста нормальных клеток in vitro и in vivo , при котором пролиферация останавливается после того, как клетки достигают слияния [28] (в культуре) или занимают максимально доступное пространство внутри тела и соприкасаются друг с другом. Это свойство обычно теряется в раковых клетках, что позволяет им бесконтрольно размножаться. [29] Фактически, сверхэкспрессия YAP противодействует контактному ингибированию. [30]

Многие из компонентов пути, распознаваемых как гены-супрессоры опухолей, мутируют при раке человека. Например, мутации в Fat4 были обнаружены при раке груди [31], тогда как мутации NF2 были обнаружены при семейных и спорадических шванномах . [32] Кроме того, несколько линий раковых клеток человека вызывают мутации белков SAV1 и MOBK1B. [33] [34] Однако недавнее исследование Марка Киршнера и Тарана Гуджрала продемонстрировало, что компоненты пути бегемота могут играть более тонкую роль в развитии рака, чем считалось ранее. Инактивация пути гиппопотама усиливала эффект 15 одобренных FDA онкологических препаратов, способствуя сохранению химиотерапии. [35]В другом исследовании было обнаружено, что киназы LATS1 / 2 пути Hippo подавляют иммунитет к раку у мышей. [36] Два финансируемых венчурным капиталом онкологических стартапа, Vivace Therapeutics и дочерняя компания General Biotechnologies, Nivien Therapeutics, активно разрабатывают ингибиторы киназ, нацеленные на путь Hippo. [37] [38]

Регулирование размера человеческого органа [ править ]

Сердце - первый орган, образовавшийся в процессе развития млекопитающих. Правильно подобранное и функциональное сердце жизненно важно на протяжении всей жизни. Потеря кардиомиоцитов из-за травм или заболеваний приводит к сердечной недостаточности, которая является основной причиной заболеваемости и смертности людей. К сожалению, регенеративный потенциал сердца взрослого человека ограничен. Путь Hippo - это недавно идентифицированный сигнальный каскад, который играет эволюционно законсервированную роль в контроле размера органов путем ингибирования пролиферации клеток, стимулирования апоптоза, регулирования судьбы стволовых / клеток-предшественников и, в некоторых случаях, ограничения размера клеток. Исследования показывают ключевую роль этого пути в регуляции пролиферации кардиомиоцитов и размера сердца. Инактивация пути Hippo или активация его нижележащего эффектора, коактиватора транскрипции Yes-ассоциированного белка,улучшает регенерацию сердца. Известно, что некоторые известные восходящие сигналы пути Hippo, такие как механический стресс, передача сигналов рецепторов, связанных с G-белками, и окислительный стресс, играют решающую роль в физиологии сердца. Кроме того, было показано, что Yes-ассоциированный белок регулирует судьбу кардиомиоцитов посредством множественных механизмов транскрипции.[39] [40]

Неправильное название гена [ править ]

Обратите внимание, что белок TAZ Hippo часто путают с геном TAZ, который не имеет отношения к пути Hippo. Ген TAZ производит белок тафаззин. Официальное название гена белка TAZ Hippo - WWTR1. Кроме того, официальные названия для MST1 и MST2 - STK4 и STK3 соответственно. Все базы данных для биоинформатики используют официальные символы генов, а коммерческие источники праймеров для ПЦР или миРНК также имеют официальные названия генов.

Сводная таблица [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Saucedo LJ, Эдгар Б. (август 2007). «Заполнение пути бегемота». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 8 (8): 613–21. DOI : 10.1038 / nrm2221 . PMID  17622252 . S2CID  34712807 .
  2. ^ Чжао B, Tumaneng K, KL Гуань (август 2011). «Путь Hippo в контроле размера органов, регенерации тканей и самообновлении стволовых клеток» . Природа клеточной биологии . 13 (8): 877–83. DOI : 10.1038 / ncb2303 . PMC 3987945 . PMID 21808241 .  
  3. Pan D (октябрь 2010 г.). «Путь передачи сигналов бегемота в развитии и раке» . Клетка развития . 19 (4): 491–505. DOI : 10.1016 / j.devcel.2010.09.011 . PMC 3124840 . PMID 20951342 .  
  4. ^ Мэн Z, Moroishi Т, Гуань KL (январь 2016). «Механизмы регуляции пути бегемота» . Гены и развитие . 30 (1): 1–17. DOI : 10,1101 / gad.274027.115 . PMC 4701972 . PMID 26728553 .  
  5. Перейти ↑ Dan I, Watanabe NM, Kusumi A (май 2001 г.). «Киназы группы Ste20 как регуляторы каскадов киназ MAP». Тенденции в клеточной биологии . 11 (5): 220–30. DOI : 10.1016 / S0962-8924 (01) 01980-8 . PMID 11316611 . 
  6. ^ Мэн Z, Moroishi Т, Mottier-Pavie В, Plouffe SW, Хансен CG, Гонконг AW, Парк HW, Мо JS, Лу Вт, Лу S, Флорес F, Ю. FX, Гальдер G, Гуань KL (октябрь 2015). «Киназы семейства MAP4K действуют параллельно MST1 / 2, чтобы активировать LATS1 / 2 в пути Hippo» . Nature Communications . 6 : 8357. DOI : 10.1038 / ncomms9357 . PMC 4600732 . PMID 26437443 .  
  7. Zheng Y, Wang W, Liu B, Deng H, Uster E, Pan D (сентябрь 2015 г.). «Идентификация Happyhour / MAP4K как альтернативных Hpo / Mst-подобных киназ в каскаде гиппокиназ» . Клетка развития . 34 (6): 642–55. DOI : 10.1016 / j.devcel.2015.08.014 . PMC 4589524 . PMID 26364751 .  
  8. ^ Li Q, Li S, Mana-Capelli S, Roth Flach RJ, Danai LV, Amcheslavsky A, Nie Y, Kaneko S, Yao X, Chen X, Cotton JL, Mao J, McCollum D, Jiang J, Чешский депутат, Xu L, Ip YT (ноябрь 2014 г.). «Консервативный путь деформированных бородавок-йорков действует в энтеробластах, регулируя стволовые клетки кишечника у дрозофилы» . Клетка развития . 31 (3): 291–304. DOI : 10.1016 / j.devcel.2014.09.012 . PMC 4254555 . PMID 25453828 .  
  9. ^ Ма J, Benz C, R Гримальди, Стокдейла С, Р Wyatt, Frearson Дж, Hammarton ТК (май 2010 г.). «Ядерные киназы, связанные с DBF-2, являются важными регуляторами цитокинеза на стадии кровотока Trypanosoma brucei» . Журнал биологической химии . 285 (20): 15356–68. DOI : 10.1074 / jbc.M109.074591 . PMC 2865264 . PMID 20231285 .  
  10. ^ Андре B, Springael JY (декабрь 1994). «WWP, новый аминокислотный мотив, присутствующий в одной или нескольких копиях в различных белках, включая дистрофин и SH3-связывающий Yes-ассоциированный белок YAP65». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 205 (2): 1201–5. DOI : 10.1006 / bbrc.1994.2793 . PMID 7802651 . 
  11. Wu S, Huang J, Dong J, Pan D (август 2003 г.). «Бегемот кодирует протеинкиназу семейства Ste-20, которая ограничивает пролиферацию клеток и способствует апоптозу в сочетании с сальвадором и бородавками». Cell . 114 (4): 445–56. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (03) 00549-X . PMID 12941273 . S2CID 9532050 .  
  12. Wei X, Shimizu T, Lai ZC (апрель 2007 г.). «Mob как опухолевый супрессор активируется гиппокиназой для подавления роста у дрозофилы» . Журнал EMBO . 26 (7): 1772–81. DOI : 10.1038 / sj.emboj.7601630 . PMC 1847660 . PMID 17347649 .  
  13. Перейти ↑ Huang J, Wu S, Barrera J, Matthews K, Pan D (август 2005 г.). «Путь передачи сигналов Hippo координирует клеточную пролиферацию и апоптоз, инактивируя Yorkie, гомолог YAP дрозофилы». Cell . 122 (3): 421–34. DOI : 10.1016 / j.cell.2005.06.007 . PMID 16096061 . S2CID 14139806 .  
  14. ^ Томпсон BJ, Cohen SM (август 2006). «Путь Hippo регулирует микроРНК bantam для контроля клеточной пролиферации и апоптоза у дрозофилы». Cell . 126 (4): 767–74. DOI : 10.1016 / j.cell.2006.07.013 . PMID 16923395 . S2CID 15264514 .  
  15. ^ Nolo R, Моррисон CM, Tao C, Zhang X, Гальдер G (октябрь 2006). «Бантамная микроРНК является мишенью пути подавления опухолей гиппопотама». Текущая биология . 16 (19): 1895–904. DOI : 10.1016 / j.cub.2006.08.057 . PMID 16949821 . S2CID 15742844 .  
  16. ^ Ван К, Degerny C, Сюй М, Ян XJ (февраль 2009). «YAP, TAZ и Yorkie: консервативное семейство реагирующих на сигнал транскрипционных корегуляторов при развитии животных и болезнях человека». Биохимия и клеточная биология . 87 (1): 77–91. DOI : 10.1139 / O08-114 . PMID 19234525 . 
  17. ^ Badouel С, Garg A, McNeill H (декабрь 2009). «Стадо бегемотов: регулирование роста мух и человека». Текущее мнение в клеточной биологии . 21 (6): 837–43. DOI : 10.1016 / j.ceb.2009.09.010 . PMID 19846288 . 
  18. Перейти ↑ Liu M, Zhao S, Lin Q, Wang XP (апрель 2015 г.). «YAP регулирует экспрессию Hoxa1 и Hoxc13 в эпителиальных тканях ротовой полости и кожи мышей и человека» . Молекулярная и клеточная биология . 35 (8): 1449–61. DOI : 10.1128 / MCB.00765-14 . PMC 4372702 . PMID 25691658 .  
  19. Перейти ↑ Cho E, Irvine KD (сентябрь 2004 г.). «Действие толстых, четырехсуставных, такс и такс в передаче сигналов от дистального к проксимальному крылу» . Развитие . 131 (18): 4489–500. DOI : 10.1242 / dev.01315 . PMID 15342474 . 
  20. ^ Баумгартнер R, Poernbacher I, Бузер N, Хафен E, Стокер H (февраль 2010). «Белок домена WW Kibra действует перед Hippo у дрозофилы» . Клетка развития . 18 (2): 309–16. DOI : 10.1016 / j.devcel.2009.12.013 . PMID 20159600 . 
  21. Pan D (октябрь 2010 г.). «Путь передачи сигналов бегемота в развитии и раке» . Клетка развития . 19 (4): 491–505. DOI : 10.1016 / j.devcel.2010.09.011 . PMC 3124840 . PMID 20951342 .  
  22. ^ Cho E, Feng Y, Rauskolb C, Майтра S, Fehon R, Irvine KD (октябрь 2006). «Определение пути супрессора жировой опухоли». Генетика природы . 38 (10): 1142–50. DOI : 10.1038 / ng1887 . PMID 16980976 . S2CID 25818643 .  
  23. ^ "Yki - транскрипционный коактиватор yorkie - Drosophila melanogaster (плодовая муха) - ген и белок yki" .
  24. ^ Piccolo S, Dupont S, Cordenonsi M (октябрь 2014 г.). «Биология YAP / TAZ: передача сигналов бегемота и не только». Физиологические обзоры . 94 (4): 1287–312. DOI : 10.1152 / Physrev.00005.2014 . PMID 25287865 . 
  25. ^ Канго-Синг M, Singh A (июль 2009). «Регулирование размера органа: выводы из пути передачи сигналов Drosophila Hippo» . Динамика развития . 238 (7): 1627–37. DOI : 10.1002 / dvdy.21996 . PMID 19517570 . S2CID 1853119 .  
  26. ^ Цендер л, Спектор М. С., Сии Вт, Флемминг Р, Кордон-Кардо С , Силк Дж, Вентилятор ST, Luk JM, Wigler М, Ханнон ГДж, Му D, Лучит R, S Пауэрс, Лоу SW (июнь 2006 г.). «Идентификация и проверка онкогенов при раке печени с использованием интегративного онкогеномного подхода» . Cell . 125 (7): 1253–67. DOI : 10.1016 / j.cell.2006.05.030 . PMC 3026384 . PMID 16814713 .  
  27. ^ Стейнхардт AA, Gayyed MF, Klein AP, Dong J, Майтра A, Pan D, Монтгомери EA Андерс RA (ноябрь 2008). «Экспрессия Yes-ассоциированного белка в обычных солидных опухолях» . Патология человека . 39 (11): 1582–9. DOI : 10.1016 / j.humpath.2008.04.012 . PMC 2720436 . PMID 18703216 .  
  28. Eagle H, Levine EM (март 1967). «Рост регулирующие эффекты клеточного взаимодействия». Природа . 213 (5081): 1102–6. DOI : 10.1038 / 2131102a0 . PMID 6029791 . S2CID 4256818 .  
  29. ^ Hanahan D, Weinberg RA (январь 2000). «Признаки рака». Cell . 100 (1): 57–70. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81683-9 . PMID 10647931 . S2CID 1478778 .  
  30. Zhao B, Wei X, Li W, Udan RS, Yang Q, Kim J, Xie J, Ikenoue T, Yu J, Li L, Zheng P, Ye K, Chinnaiyan A, Halder G, Lai ZC, Guan KL (ноябрь 2007). «Инактивация онкопротеина YAP посредством пути Hippo участвует в ингибировании контакта с клетками и контроле роста тканей» . Гены и развитие . 21 (21): 2747–61. DOI : 10,1101 / gad.1602907 . PMC 2045129 . PMID 17974916 .  
  31. Перейти ↑ Qi C, Zhu YT, Hu L, Zhu YJ (февраль 2009 г.). «Идентификация Fat4 в качестве гена-кандидата опухолевого супрессора при раке груди» . Международный журнал рака . 124 (4): 793–8. DOI : 10.1002 / ijc.23775 . PMC 2667156 . PMID 19048595 .  
  32. Evans DG, Sainio M, Baser ME (декабрь 2000 г.). «Нейрофиброматоз 2 типа» . Журнал медицинской генетики . 37 (12): 897–904. DOI : 10.1136 / jmg.37.12.897 . PMC 1734496 . PMID 11106352 .  
  33. ^ Tapon N, Харви KF, Bell DW, Wahrer DC, Schiripo Т.А., Haber D, Харихаран IK (август 2002). «Сальвадор способствует как выходу из клеточного цикла, так и апоптозу у дрозофилы и мутирует в линиях раковых клеток человека». Cell . 110 (4): 467–78. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (02) 00824-3 . PMID 12202036 . S2CID 18204088 .  
  34. ^ Lai ZC, Вэй X, Shimizu T, Ramos E, Rohrbaugh M, N Nikolaidis, Ho LL, Li Y (март 2005). «Контроль пролиферации клеток и апоптоза с помощью моб в качестве супрессора опухолей, матов». Cell . 120 (5): 675–85. DOI : 10.1016 / j.cell.2004.12.036 . PMID 15766530 . S2CID 13785447 .  
  35. ^ Gujral TS, Киршнер МВт (май 2017). «Путь бегемота опосредует устойчивость к цитотоксическим препаратам» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (18): E3729 – E3738. DOI : 10.1073 / pnas.1703096114 . PMC 5422801 . PMID 28416665 .  
  36. ^ Moroishi Т, Т Hayashi, пан WW, Фуджита Y, Холт М.В., Цинь Дж, Карсон Д.А., Гуань KL (декабрь 2016). «Киназы пути бегемота LATS1 / 2 подавляют иммунитет к раку» . Cell . 167 (6): 1525–1539.e17. DOI : 10.1016 / j.cell.2016.11.005 . PMC 5512418 . PMID 27912060 .  
  37. ^ "Vivace раскрывается благодаря поддержке США и Китая в размере 40 миллионов долларов на исследования рака" . FierceBiotech . Проверено 4 ноября 2017 .
  38. ^ "Общие биотехнологии" . Crunchbase . Проверено 4 ноября 2017 .
  39. Перейти ↑ Qin F, Tian J, Zhou D, Chen L (август 2013). «Киназы Mst1 и Mst2: регуляции и болезни» . Cell & Bioscience . 3 (1): 31. DOI : 10,1186 / 2045-3701-3-31 . PMC 3849747 . PMID 23985272 .  
  40. ^ Хилман D, Гат U (август 2011). «Эволюционная история YAP и пути бегемота / YAP». Молекулярная биология и эволюция . 28 (8): 2403–17. DOI : 10.1093 / molbev / msr065 . PMID 21415026 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Патель Ш., Камарго Ф. Д., Йимламай Д. (февраль 2017 г.). «Передача сигналов от гиппопотама в печени регулирует размер органа, судьбу клеток и канцерогенез» . Гастроэнтерология . 152 (3): 533–545. DOI : 10,1053 / j.gastro.2016.10.047 . PMC  5285449 . PMID  28003097 .
  • Gong P, Zhang Z, Zou C, Tian Q, Chen X, Hong M, Liu X, Chen Q, Xu Z, Li M, Wang J (январь 2019). «Путь передачи сигналов Hippo / YAP смягчает нарушение гематоэнцефалического барьера после церебральной ишемии / реперфузионного повреждения» . Поведенческие исследования мозга . 356 : 8–17. DOI : 10.1016 / j.bbr.2018.08.003 . PMC  6193462 . PMID  30092249 .
  • Валентина Рауш, Карстен Г. Хансен (2020). Путь бегемота, YAP / TAZ и плазменная мембрана . Тенденции в клеточной биологии https://doi.org/10.1016/j.tcb.2019.10.005