MST介导的信号网络在骨肉瘤中的作用和机制

Osteosarcoma is a malignant bone tumor that predominantly targets the adolescent age group and continues to confer a generally poor prognosis. The molecular mechanisms underlying the tumorigenesis of osteosarcoma remain largely unknown. Our previous studies have demonstrated that MST1 promotes genotoxic agent-induced apoptosis of osteosarcoma cell line U2OS by inhibiting the deacetylation activity of SIRT1 and its interaction with P53 (JBC, 2011). Additionally, we found that SIRT1 deacetylates YAP and enhances its transcriptional activity (Oncogene, 2013). Taken together, we ask: 1. Whether there is a crosstalk between the traditional MST-LATS-YAP signaling transduction and MST-SIRT1-P53 pathway in governing the homeostasis of cell growth and cell death. 2. What are the molecular mechanisms directing the different post-translational modifications of YAP in stress condition. In this study, by using the clinical samples and cell lines as well as mouse models of osteosarcoma in combination with the biochemistrical and molecular biological methods in vitro and in vivo, we aim to investigate (1) the role and molecular mechanism of MST kinase in mediating YAP phosphorylation and deacetylation; (2) the network interaction of MST-LATS-YAP and SIRT1-YAP signaling in the balance between tumor cell proliferation and apoptosis.

骨肉瘤是常见的原发性恶性骨肿瘤，然而骨肉瘤发生发展的分子机制尚不明确。高度保守的Hippo/MST信号通路在调控细胞命运和组织稳态中尤为重要，其调控紊乱与肿瘤的发生发展密切相关。我们前期的工作显示，MST-SIRT1-P53和SIRT1-YAP信号通路在化疗药物介导的骨肉瘤细胞凋亡过程中发挥关键作用。基于此，提出科学问题：（1）DNA损伤条件下，MST-LATS-YAP介导的细胞增殖信号与MST-SIRT1-P53介导的细胞凋亡通路是如何互作的？（2）YAP不同翻译后修饰之间的关系及其上游调控的机理？我们拟利用骨肉瘤组织标本、骨肉瘤细胞系和小鼠骨肉瘤模型，结合生化与细胞生物学的研究方法，深入探讨MST-LATS-YAP介导的细胞增殖与MST-SIRT1-P53介导的细胞凋亡通路之间的调控网络，阐明YAP翻译后修饰的分子机制及其在骨肉瘤发生发展中的功能，为骨肉瘤的临床诊疗提供分子网络基础。

高度保守的Hippo/MST通路在调控细胞命运中发挥了重要作用，但是目前Hippo通路与维持细胞稳态的关键分子在肿瘤发生发展中的相互作用尚不清楚，本项目通过生物信息学、分子生物学等手段阐明：1.YAP促进P53去乙酰化，减弱P53转录活性并促进细胞存活，而P53促进YAP乙酰化，降低YAP转录活性和细胞存活，SIRT1可以去乙酰化YAP和P53。揭示了SIRT1去乙酰化介导了YAP和P53之间的crosstalk新机制，为研究肿瘤的发生发展提供了新思路；2.在P53功能缺失的情况下，C-MYC上调SIRT1 mRNA和蛋白水平，抑制C-MYC表达，可以下调SIRT1 mRNA和蛋白水平，C-MYC和P53与SIRT1启动子结合位点共享同一序列，P53可以阻止C-MCY与SIRT1启动子的结合，从而抑制SIRT1 mRNA和蛋白的表达。提示了SIRT1受到C-MYC和P53共同作用，从而帮助我们更好的理解SIRT1在肿瘤中的表达调控；3.发现YAP在TNFα诱导的乳腺癌细胞转移中发挥了重要作用，巨噬细胞培养基或TNFα可以激活乳腺癌细胞中IKK介导的YAP磷酸化，并且可以增加YAP和P65的相互作用，ChIP实验发现YAP/TEAD和P65协同调控HK2转录，从而促进细胞转移。揭示了乳腺癌细胞在炎症介导的细胞转移中的重要信号通路TNFα-IKK-YAP/p65-HK2，发现了炎症和乳腺癌转移的新分子机制；4.YAP蛋白第425位苏氨酸(T)突变为丙氨酸(A)，阻滞YAP进入细胞核，减弱YAP的转录活性，并能部分降低YAP对细胞迁移的促进作用。揭示了YAP T425位点对YAP进出细胞核及其转录活性调控的重要作用。项目研究成果完善了Hippo通路的调节机理和SIRT1、YAP、P53等关键分子在肿瘤发生发展中的作用机制，为临床治疗提供了潜在的治疗靶点。