近年来文章频出的Hippo信号转导通路到底隐藏着些什么样的奥秘？来，搭上T仔号文献列车，出发~
背景介绍
Hippo信号通路，又称“河马通路”，是最早在黑腹果蝇中发现的一条与发育相关的信号通路，其名称来源于通路中的关键成员——Hippo蛋白激酶，至今已有20年的研究历史。
该通路由一系列保守的激酶组成，在多种生物体中通过调控细胞增殖、凋亡、干细胞自我更新，参与组织发育、组织稳态维持以及再生修复等多项生物学功能。
而Hippo通路的失调则会导致肿瘤细胞的发生、侵袭、迁移、治疗耐药以及心脏病、肝病、肺病和免疫功能障碍等种种疾病的发生。
在哺乳动物中，Hippo通路由几个
关键成分
组成，包括：
◆哺乳动物STE20样激酶1/2(MST1/2)
◆Salvador同源蛋白1(SAV1)
◆MOBKL1A/B(MOB1A/B)
◆大肿瘤抑制激酶1/2(LATS1/2)
◆Yes相关蛋白1(YAP)
◆含有WW结构域的转录调节因子1(TAZ)
◆转录增强相关结构域家族1(TEAD1)
▲哺乳动物的核心Hippo通路
通常，STRIPAK(Striatin-interactingphosphatasesandkinases)复合物在MAP4Ks(Mitogen-activatedproteinkinasekinasekinasekinases)和MST1/2的上游起作用并
抑制Hippo途径
。
然而，当Hippo途径被激活时，
MST1/
2、MAP4Ks及其支架蛋白
SAV1
会磷酸化LATS1/2及其支架MOB1A/B。
被激活的LATS1/2磷酸化并抑制YAP和TAZ，阻止它们转移到细胞核中与TEAD1-4相互作用。
◆
作为丝氨酸/苏氨酸激酶，MST1/2或MAP4K蛋白的活性可以通过其C端的SARAH(Sav/Rassf/Hpo)结构域与支架蛋白SAV1形成复合物来增强。
有研究表明，MST1/2能通过作为支架蛋白的WWC蛋白(WWC1/2/3)促进MOB1A/B和LATS1/2之间的结合。而MAP4K家族蛋白则被报道无需SAV即可参与LATS1/2的激活。这三种蛋白质的联合消耗已被证明会极大地阻断下游信号传导。
因此，
MST1/2
或MAP4K蛋白的激活
被认为是Hippo通路的起始信号。
◆LATS1
和LATS2
是AGC激酶家族中的丝氨酸/苏氨酸激酶。在被激活后，它们直接与下游YAP/TAZ交互。这种相互作用可能由YAP/TAZ上的WW结构域和LATS1/2上的PxY基序介导。
种种证据表明，
被激活的LATS1和LATS2磷酸化以及被抑制的YAP和TAZ
，是Hippo通路的主要下游效应子。
YAP/TAZ是与TEAD1-4结合的转录共激活因子，可调节多种介导
细胞增殖、凋亡和干细胞自我更新
的基因的表达。
◆当Hippo通路被激活时，YAP/TAZ的活性通过LATS1/2介导的磷酸化被抑制。
◆当Hippo通路失活时，去磷酸化的YAP/TAZ易位进入细胞核并与转录因子TEAD1-4结合以诱导基因表达。
TEAD1-4可以通过招募退化样家族蛋白(如VGLL和VGLL4)作为转录抑制因子。这些因子竞争性结合TEAD和YAP/TAZ并导致转录沉默。
然而，YAP/TAZ和TEAD1-4异常激活会导致该途径其他组分的激活，从而引起各种疾病的发生。
▲Hippo途径的主要发现和过程的时间表
作为进化上保守的信号网络，Hippo通路在众多生物过程的调节中发挥着至关重要的作用。
与此同时，还有多种上游信号，如
细胞极性、机械信号、细胞密度、可溶性因子和应激信号
，参与Hippo通路的调节。
▲Hippo上游信号的五个亚组与每个亚组的详细信息
细胞极性（Cellpolarity）
细胞极性是指与细胞形状和结构有关的不同空间特征。通常分为两种类型：顶-底极性(AP)和平面细胞极性(PCP)，两者互相垂直。
1.顶-底结构域或细胞连接复合物中许多蛋作为上游信号调控Hippo通路
在果蝇中，定位于顶端结构域的肿瘤抑制因子Mer/NF2(Merlin/neurofibromin-2)，通过连接肌动蛋白细胞骨架与质膜，
促进Hippo激酶的募集并参与Hippo通路的激活
。此外，Mer/NF2的翻译后修饰，如NEDD4L介导的泛素化，也被证明是
Lats1
的激活
所必需的。
在哺乳动物中，NF2缺陷小鼠的白内障形成表型可以通过YAP基因的消耗来抑制。在小鼠心肌中，YAP的表达水平在心肌细胞特异性NF2敲除小鼠的心肌细胞中上调。而YAP耗竭会降低心肌细胞特异性NF2敲除小鼠对I/R的保护，提示
NF2
对YAP的调控作用
。此外，基底结构域膜蛋白Scrib(Scribble)的抑制，会在果蝇中引发由Yki介导的细胞迁移增强。
Scrib
和YAP之间的相互作用
还会诱导癌症相关表型，抑制YAP的活性。
2.物理分离顶-底结构域的细胞连接蛋白作为上游信号调控Hippo通路
血管动蛋白家族(AMOT、AMOTL1和AMOTL2)对于紧密连接和细胞极性至关重要。
AMOT
蛋白可作为LATS1/2的支架，促进MST1/2对LATS1/2的磷酸化
。此外，AMOT还促进LATS1/2和YAP之间的连接，在YAP的激活中起到重要的作用。α-Catenin是E-钙黏素-连环蛋白复合物的重要组成部分，其功能对于粘附连接的完整性至关重要。
α-Catenin可以抑制YAP的核定位
。这种抑制作用与α-Catenin的肿瘤抑制作用有关。闭锁小带蛋白(ZO-1、ZO-2、ZO-3)是一种为紧密连接提供结构基础的支架蛋白，
ZO-2
的沉默会激活YAP并导致肾肥大
。
3.PCP作为上游信号调控Hippo通路
PCP受到参与Hippo通路调节的原钙粘蛋白(Ft)和Dachsous(Ds)的调节。
Ft-Ds
系统作为Hippo通路的配体-受体对发挥作用
。
研究表明，Ft-Ds系统对Hippo通路的调节作用受Ds-Fj梯度的陡度调节。较浅的梯度会激活Hippo通路，但较陡的梯度会抑制Hippo通路的活性。Dachs是脂肪的重要下游效应器，在Hippo通路的调节中起关键作用。
Dachs
可以通过与Mats竞争结合疣来影响Hippo途径的活性
。
机械信号（Mechanicalcues）
机械信号是细胞感知微环境中十分重要的信号。通过机械转导系统，细胞可以将机械信号转化为生化信号来控制它们的行为。
早在年，SirioDupont等人的研究就揭示了YAP/TAZ在机械转导系统中的重要作用。这一发现表明Hippo通路与机械信号之间存在紧密联系。
通过Hippo通路，细胞感知并响应机械信号，例如细胞外基质(ECM)刚度、细胞几何形状、液体流动力、张力和附着。这些机械信号通过Hippo途径对细胞的增殖、存活和分化产生强烈影响。
ECM
刚度的变化
是一种重要的机械信号。据报道，
Ras
相关的GTPaseRAP2
可被低ECM刚度激活，从而导致LATS1/2的激活。此外，
Agrin
作为一种ECM蛋白多糖，可与脂蛋白相关受体4(Lrp4)和肌肉特异性激酶(MuSK)结合，通过中断Merlin和LATS1/2的功能将基质刚性信号传递给Hippo通路。
TenascinC
蛋白
的异常表达会导致ECM粘附力的抑制和Hippo通路的激活，从而促进新骨的形成。
细胞几何形状的变化也会影响Hippo通路级联的活性。YAP/TAZ倾向于定位于具有矩形形状的小鼠成肌细胞的细胞核中。细胞的几何形状可以通过调节Hippo通路的活性来影响YAP/TAZ的分布。此外，在NIH-3T3小鼠胚胎成纤维细胞中，发现了类似的几何介导的Hippo通路调节。在扁平扩散细胞中，YAP积累于细胞核，而在圆形紧凑细胞中，YAP则定位在细胞质中。
液体流动力是调节Hippo通路的另一个上游机械信号。人体体液中有很大一部分是流动的液体，如血液和淋巴液。因此，许多细胞受到不同程度的液体剪切应力。而Hippo通路是细胞对液体剪切力作出反应的一个渠道。流体流动的增加会促进YAP的表达，并与间充质干细胞(MSCs)中的成骨和脂肪生成减少有关。在软骨细胞中，流体流动的增加也会促进YAP的表达并导致去分化。
细胞骨架张力和细胞-细胞附着
也与Hippo通路的上游调节有关。几种调节蛋白，如
Rho
、Jub和AjubaLIMD1
，参与了从细胞张力和附着到Hippo通路的传递。其中，
Rho
蛋白
参与调节细胞附着诱导的YAP去磷酸化，并在Hippo通路的细胞附着依赖性调节中起关键作用。
Jub
蛋白
可通过调控与细胞骨架张力有关的Yki的活性来对疣进行负反馈调控。
Ajuba
家族蛋白LIMD1和收缩蛋白Spectrin
参与的则是细胞骨架张力介导的Hippo通路变化。
细胞密度（Celldensity）
由于细胞-细胞接触效应，细胞增殖率往往与单层培养的细胞密度呈负相关。
有研究表明，哺乳动物细胞的高度融合会导致LATS的激活以及YAP的磷酸化和失活。而YAP的过表达能逆转细胞密度诱导的生长抑制，表明YAP在细胞接触抑制中的关键作用。
然而，Hippo通路受细胞密度调节的机制尚未完全阐明。迄今为止，已有几种复合物与蛋白质被报道，作为传感器将细胞密度信号传输至Hippo通路。包括
Crumbs
复合物
与YAP/TAZ相互作用并促进其磷酸化、
细胞表面肿瘤抑制因子KIRREL1
通过感知细胞-细胞相互作用，介导SAV1募集到细胞-细胞接触位点，在哺乳动物细胞中充当Hippo通路的反馈调节剂、细胞密度调节TEAD的棕榈酰化。以及其他其他细胞密度递质，如E-钙粘蛋白（E-cadherin），膜联蛋白A2（annexinA2）和极性调节激酶PAR1b。
可溶性因子（Solublefactors）
可溶性因子对于很多生物和生理过程具有调控作用。其中也有一部分影响着Hippo途径的活性。
G蛋白偶联受体(GPCR)是哺乳动物可溶性因子中最大的膜受体家族。而Hippo通路也受到GPCR信号传导的调节。GPCR配体，如凝血酶或溶血磷脂酸(LPA)可以激活成纤维细胞中的YAP并使它们对TGF-β1敏感。1-磷酸鞘氨醇(SIP)可以诱导YAP的核定位，促进YAP靶基因在小鼠胚胎细胞和肝细胞中的表达。
除GPCR外，还有一些可以影响Hippo途径的可溶性因子，如
IL-17A
可以在HaCaT和NHEK细胞中诱导MST1的募集，从而抑制MST1-LATS1的相互作用，导致YAP去磷酸化，促进银屑病中的细胞增殖。
糖皮质激素
可通过提高纤连蛋白的表达，激活人乳腺癌中细胞骨架依赖性的YAP。
转化生长因子-β(TGF-β)
可以通过p38和MRTF介导的信号传导调节Hippo通路。
应激信号（Stresssignals）
细胞应激，如
缺氧、内质网(ER)应激、能量应激、渗透应激或热应激
，可以作为Hippo通路的上游信号，调节细胞的行为、存活和代谢。
缺氧
是细胞氧气供应有限的应激情况。据报道，缺氧对Hippo途径的调节是由Zyxin、SIAH2泛素E3连接酶和缺氧诱导因子1亚基α(HIF-1α)介导的。在上皮性卵巢癌细胞中，1%O2或缺氧模拟会下调YAP磷酸化，但上调TAZ磷酸化。
当细胞暴露于不稳定或不利的环境时，内质网中错误折叠的蛋白质的积累会诱导ER应激。在人类肝细胞癌细胞中，ER应激已被证明可通过促进GADD34/PP1复合物的组装来抑制YAP的活性并增强细胞凋亡。
能量应激
的特征是细胞能量稳态的破坏。AMP活化蛋白激酶(AMPK)作为能量传感器可以诱导AMPK依赖性Lats激活并导致YAP的磷酸化。
梨糖醇处理引起的渗透胁迫可以诱导YAP激活和抑制之间的动态平衡。如诱导YAP在Ser位点被Nemo样激酶(NLK)磷酸化，干扰其与14-3-3的结合，导致YAP核积累和激活。以及通过Ser位点的磷酸化抑制YAP、改变4,5-二磷酸磷脂酰肌醇的细胞膜分布[PI(4,5)P2]，使得质膜募集神经纤维蛋白2(NF2)，激活下游的Hippo通路。
热应激
作为Hippo通路的重要上游信号之一。可通过与HSP90和PPP5相互作用抑制LATS激酶，从而激活YAP/TAZ以诱导热休克转录组。
Hippo信号通路作为控制细胞增殖、分化和生存的信号通路，在器官的发育和稳态中发挥着至关重要的作用，其失调会导致包括
癌症、眼病、心脏病、肺病、肾病、肝病和免疫功能障碍
在内的多种疾病。
▲Hippo通路失调引起的疾病总结
由于与多种疾病的密切联系，Hippo通路已被纳入热门治疗靶点的研究范畴。但由于该途径的历史相对较短，目前尚未有专门针对Hippo途径的药物上市。
不过别急~还有不少在开发中的临床前（表1）和临床试验（表2）阶段潜在Hippo靶向药物，T仔已经列在下方啦~
表1临床前阶段靶向Hippo通路的潜在药物
目前，潜在药物的开发主要集中在Hippo通路的三个方面，包括Hippo核心激酶活性/表达、下游YAP/TAZ表达水平和YAP/TAZ-TEAD相互作用。
Hippo核心激酶抑制YAP/TAZ以控制其位置并随后影响Hippo靶基因的表达。而当YAP/TAZ易位进入细胞核时，Hippo相关基因的转录和表达依赖于YAP/TAZ和TEAD1-4之间的相互作用。因此，YAP-TEAD转录活性可以通过降低YAP/TAZ的表达、破坏YAP-TEAD相互作用或抑制TEAD活性来抑制，从而使这些潜在靶点干扰Hippo通路。
表2临床阶段靶向Hippo通路的药物
Hippo核心激酶抑制
Hippo核心激酶可以通过激酶抑制或蛋白质表达的改变来控制。
MST激酶活性抑制剂是临床前研究中最常见的Hippo核心激酶活性抑制剂。特别是
XMU-MP-1
，一种由Fan等人鉴定的MST1/2抑制剂，已在多种疾病中得到广泛研究，如慢性/急性肝损伤、前列腺癌、乳腺癌、自身免疫性脑脊髓炎和心脏肥大等。但由于易脱靶的特性，XMU-MP-1并非最理想的MST抑制剂。近期，MST1/2小分子抑制剂SBP-被设计用于急性髓系白血病的治疗。此外，潜在的LATS抑制剂，
TRULI
也已被鉴定，处于病理功效研究阶段。多项研究表明，
Sav
的敲低可显著改善心力衰竭。在部分肝切除小鼠模型中，
siRNA
介导的MST1/2敲低
可有效诱导肝再生。
YAP/TAZ表达/活性抑制
YAP/TAZ蛋白水平或活性的调节在临床前和临床研究中主要涉及两种方法：药理学抑制和遗传抑制。
CA3是一种通过化学文库筛选鉴定的具有代表性的YAP表达药理抑制剂，使用其治疗可减少食管腺癌和骨肉瘤的生长。
siRNA
疗法
，作为小分子抑制剂的替代疗法，通过遗传抑制降低YAP/TAZ蛋白的表达，具有更高的特异性。
D/R
Ang2-Lip+Au是一种负载阿霉素和YAP-siRNA的阳离子脂质体，能够有效抑制胶质母细胞瘤。此外，还有一种YAP-siRNA-脂质纳米颗粒被报导在小鼠模型中抑制肝细胞癌。除癌症治疗外，YAP-siRNA在治疗后段新生血管相关眼部疾病方面也很有效。除siRNA之外，
shRNA
也是另一种常用的遗传抑制工具。使用
AAV5-sh-YAP1
和
AAV-miR-15a
处理下调YAP时，可以减弱博来霉素诱导的肺纤维化。多项研究的验证均提示了，YAP/TAZ基因抑制剂具有令人兴奋的潜在发展前景。当前，针对YAP1的反义药物
ION
已进入到I期临床试验，对于Hippo靶向药物（NCT）的开发具有重大的意义。
TEAD和/或YAP-TEAD相互作用抑制
YAP-TEAD相互作用抑制剂也是Hippo通路相关药物开发的潜在靶点。
维替泊芬（VP）
被发现可以与YAP结合，从而破坏其与TEAD的相互作用。并被广泛用于治疗各种疾病，包括癌症、纤维化疾病和青光眼。然而，与其他潜在的Hippo靶向小分子抑制剂相似，VP也具有脱靶与YAP非依赖性的毒性作用。
此外，VGLL4肽模拟物也是一种被广泛讨论的Hippo靶向的YAP-TEAD抑制剂。基于VGLL4可以与TEAD结合并与YAP/TAZ竞争的机制设计VGLL4肽模拟物，以破坏YAP-TEAD相互作用。相关功效研究主要集中于癌症治疗。例如，Super-TDU可抑制肿瘤生长，在小鼠模型中治疗胃癌、结直肠癌。
随着对YAP-TEAD复合物结构的进一步探索，
TEAD
的棕榈酰化口袋
已成为抑制YAP-TEAD转录活性的新靶点。棕榈酰化在TEAD和YAP/TAZ之间的结合中起到重要的作用。
氯甲基酮2
是年发现的一种FA衍生物，通过与TEAD4棕榈酸酯口袋的结合来破坏TEAD4与YAP1的结合。已经在体外被证明了治疗胶质母细胞瘤的潜力。目前为止，已有
VT
(NCT)和
口服抑制剂IK-
(NCT)两种TEAD棕榈酰化抑制剂进入到临床试验阶段。
大量的基础研究已经定义了包括MST1/2、LATS1/2、MOB1A/B、SAV1、YAP/TAZ和TEAD1-4在内的一系列Hippo通路网络的关键组件。以及NF2、MAP4Ks和WWC1/2/3等对Hippo途径具有重要作用的蛋白和许多影响Hippo通路活动的上游信号。
其在多种疾病中的重要作用，使得针对Hippo信号通路的靶向药物开发，成为近期的热门研究方向。
然而由于Hippo通路不仅与疾病的发展有关，且在生理稳态的维持中也起到至关重要的作用。也提示我们未来的药物开发需要在研究提高药物疗效的方法的同时，尽量减少药物对Hippo通路正常功能的不利影响。让我们一起期待后续的药物开发进展吧~
当下，
Hippo
信号通路
研究依旧如火如荼，TargetMol#;
Hippo
抑制剂
可助力您靶向Hippo信号通路后续的药物研发。如感兴趣或有疑问可私聊T仔咨询奥~
参考文献：
[1]Fu,M.,Hu,Y.,Lan,T.etal.TheHipposignallingpathwayanditsimplicationsinhumanhealthanddiseases.SigTransductTargetTher7,().