细胞极性蛋白MPP5通过调控Hippo/YAP信号抑制肝癌发生的分子机制研究

Loss of cell polarity is not only an early step of carcinogenesis, but also accelerates the process of tumorigenesis through certain signaling pathways. Co-transcriptional factor YAP, which plays an important role in hepatocarcinogenesis, is controlled by the Hippo kinase cassette and cell density. Recent studies have shown that cell polarity proteins modulate Hippo/YAP signaling during embryogenesis and tumor development. However, which polarity proteins may affect the activity of YAP in liver cancer and the underlying mechanism remain unknown. From a systematic screening of 32 polarity proteins, the apical polarity protein MPP5 was found both important to patient survivals and YAP localization. We speculate that MPP5 inhibits YAP activity through the binding to Hippo kinase or YAP itself, which leads to a cytoplasmic retention and degradation of YAP. In this study, we will use a liver specific MPP5-knockout mouse model, a three-dimensional cell culture, comparative genomic hybridization and mass spectrometry to confirm our hypothesis. The aims are as following: 1) to figure out why MPP5 is altered in liver cancer, 2) to find out the underlying mechanism how MPP5 affects YAP activity, 3) to define the biological process how MPP5 suppresses tumorigenesis. Specifically, this study will explore the function of MPP5 in liver cancer and find out the upstream regulator of YAP. Consequently, it will bring a comprehensive understanding of hepatocarcinogenesis and evaluate the importance of MPP5 as a potential target for liver cancer treatment.

细胞极性的消失不仅是癌症早期表现，且通过影响细胞内信号通路促进肿瘤发生。在肝癌中起重要作用的共转录因子YAP受Hippo级联激酶和细胞密度控制。近期研究发现细胞极性蛋白在胚胎发育和肿瘤中对Hippo/YAP信号精细调控。然而，在肝癌中调控YAP的关键极性蛋白和具体机制还尚未得知。预实验对32个极性蛋白筛选，发现细胞顶端MPP5复合物与肝癌预后和YAP分布密切联系。因此提出假说：MPP5可与Hippo激酶或YAP结合，促进YAP胞质募集和降解，从而抑制YAP靶基因和肝癌发生。课题将构建肝脏特异性MPP5敲除小鼠，运用三维细胞培养，比较基因组杂交，质谱分析方法实现目标：1）明确MPP5在肝癌中异常表达的原因，2）探索MPP5调节YAP功能的分子机制，3）发现MPP5抑制肝癌的生物学效应。结果将揭露MPP5在肝癌中的功能，发现YAP上游调控机制；为肝癌发病机制的理解和新靶点的研发提供基础。

项目背景：肿瘤细胞极性的消失、极性蛋白的异常定位表达不仅是肿瘤形成的后果，而且在癌症的发生和发展中发挥重要作用。本课题所关注的顶端MPP5及相关极性复合物在肝癌早期出现异常表达，与YAP蛋白的细胞核-质定位出现相关性。Hippo通路在正常肝脏中控制着YAP的功能，防止组织过度生长和恶性转化。Hippo通路的失活、YAP功能的激活，是导致肝癌发生的重要原因。课题针对顶端极性蛋白MPP5复合物对于Hippo/YAP信号的潜在调控作用展开研究，重在发现细胞极性消失与肿瘤发展的关联。主要研究内容包括：（1）MPP5及Lin7C复合物在肝癌中的表达及对Hippo/YAP信号的调控和机制；（2）MPP5敲除小鼠的表型分析；（3）MPP5极性复合物及YAP信号在肠癌发生发展中的探索；（4）极性蛋白下游靶基因通过分泌性蛋白对于肿瘤微环境及肿瘤进展的影响。重要结果和关键数据：（1）MPP5及Lin7C复合物在肝癌中表达降低，显现出膜分布的异常，MPP5通过非依赖于 Hippo通路核心激酶（LATS1/2，MST1/2）的机制，直接与YAP结合，促进YAP的出核及胞质降解，从而抑制肝癌病人的进展。（2）在肠癌中发病模型中，通过实验性敲除MPP5，检测到MAPK信号通路的上调，从而揭示MPP5在不同消化道肿瘤中的多种用作用机制。（3）课题对可能作用于Hippo/YAP信号影响药物进行筛选，在细胞和小鼠模型中证实抗抑郁药维拉佐酮对结直肠癌肿瘤远处转移的影响。维拉佐酮为TRIM21蛋白的配体，通过和TRIM21有效结合，促进TRIM21功能和Hippo通路激酶MST2的相互作用，从而通过促进MST2形成二聚体和激活Hippo信号，有效抑制肿瘤细胞的肺内转移。在基金支持和相应时间内，已经以第一(并列第一)/通讯作者发表SCI论文三篇，其中一区一篇。科学意义：MPP5以非依赖于“Hippo信号”的方式抑制YAP功能和肝癌进展。MPP5表达的检测对肿瘤的早期诊断、病理学分型具有指导意义。维拉佐酮通过TRIM21抑制YAP功能的揭示为转移性肿瘤提供新的靶点和理论依据。