今天跟大家分享一篇2020年11月发表在的Nature子刊（IF=20.024分）的文章“Heat stress activates YAP/TAZ to induce the heat shock transcriptome”，通讯作者是管坤良教授。文章第一次阐述了热门的HIPPO通路和热激的关系。
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管坤良教授首次发现双专一性蛋白磷酸脂酶（在细胞生长、细胞分裂、癌变过程中起重要作用）。曾获 “麦克阿瑟天才奖”。其实验室研究领域集中在三个特定领域：mTOR，Hippo通路和自噬。管教授在这个领域发表了多篇高影响力的文章。
Hippo信号通路又称“河马”通路，由一系列保守的激酶组成，与细胞生长有关。在哺乳动物中，该通路上游的膜蛋白受体感受胞外生长抑制信号，经过一系列激酶（如MST1/2, LATS1/2）磷酸化，使下游效应因子YAP和TAZ发生磷酸化。继而使YAP/TAZ滞留在胞质内，无法发挥转录共激活作用，从而达到调控器官大小和体积的目的。
原理是利用物理热效应好的化疗药物，灌注到肿瘤部位，使肿瘤组织温度上升到有效治疗温度，并维持一定时间，利用正常组织和肿瘤细胞对温度耐受能力的差异，达到既能使肿瘤细胞凋亡，又不损伤正常组织的治疗目的。目前常见的由腹腔热灌注化疗（hyperthermic intraperitoneal chemotherapy，HIPEC），应用于治疗和预防胃癌、结直肠癌、腹膜假黏液瘤、腹膜间皮瘤、卵巢癌等恶性肿瘤的腹膜种植。
下面这篇文章就讲述了正常生理温度37℃与热激温度42℃下，HIPPO通路的改变以及肿瘤细胞的变化，下面让我们一起来看看这篇高分文章的思路。
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文章模式图
1、作者尝试了许多可能控制HIPPO通路的新信号，发现在43℃热激条件下，YAP去磷酸化，滞留于细胞中。还发现LATS蛋白的还原比YAP的去磷酸化慢，提示LATS可能在热激后迅速失活。而热休克蛋白HSF是细胞在高温条件下产生的蛋白，在热应激反应中有重要作用。提示温度是HIPPO通路的一个重要的控制条件。
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图1 加热使YAP蛋白磷酸化水平降低
2、发现热激这一关键因素后，作者又顺理成章地对LATS1蛋白进行了探究。发现热激条件下，热激使LATS1快速去磷酸化，降解的速度比去磷酸化的速度慢。那么LATS蛋白降解去哪里了呢？于是下一步作者加入MG132(蛋白酶体抑制剂)，还通过内源和外源LATS蛋白COIP实验证明了LATS蛋白主要通过泛素-蛋白酶体途径降解。
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图2 热激诱导LATS失活和降解
3、接着作者对LATS上游的激酶MST1/2及MAP4Ks进行了研究，分别对上游的激酶进行敲除，同时进行COIP实验，发现上游的这两个激酶并不参与热激调控信号。
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图3 热激诱导的YAP调节不依赖MST1/2和MAP4K
4、传统的上游激酶行不通，那么只有发掘其他的路，于是作者找到了热激相关的主要蛋白HSF-1, HSP70/90，对这两个蛋白进行敲除后，热激引起的YAP去磷酸化果然也随之消失，证明了这两个主要蛋白的热激调控作用。
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图4 HSP90敲除不利于热激诱导的LATS和YAP的去磷酸化
5、作者发现HSP起调控作用，接着就探究其作用机制。作者通过查阅文献发现PP5可以和HSPs结合，于是就对PP5进行了操纵：敲除PP5后的细胞，对热激的反应没有原来那么强，LATS去磷酸化也没那么明显，而且热激条件下，LATS1与PP5的相互作用明显增强。这一步实验说明PP5可能在热激引起的LATS去磷酸化中扮演“桥梁”的作用。
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图5 PP5与LATS1相互作用，通过热激参与LATS1的去磷酸化
6、机制方面已经找到LATS和PP5在热激中的作用，下一步就是功能上的探索。正常情况下HSP是在热激条件下细胞为了应对这种环境转录出来的保护性蛋白，作者在小鼠黑色素瘤细胞（B16-OVA）中敲除YAP/TAZ，发现在热激条件下细胞存活率下降（从80%到45%），提示YAP/TAZ的激活是细胞在应对热激环境时的抵御机制。而且还发现YAP/TAZ下游的基因几乎都与应激时候的这种抵御机制相关。
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图6 YAP TAZ在热激中的保护作用
7、最后作者利用动物实验，为整套机制做了一个漂亮的结尾。在小鼠的皮下成瘤实验中发现， YAP/TAZ敲低组的小鼠成瘤率降低，肿瘤生长减慢，对于热激疗法的反应性更明显，揭示了靶向YAP/TAZ在肿瘤的热激疗法中的重要作用。
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图7 YAP/TAZ敲低使B16-OVA肿瘤对热疗更敏感
文章整体的思路较为清晰，图1-3发现现象，4-6研究机制，图7则是发掘临床意义。这篇高分文章，几乎都是用的经典WB方法，虽然没有高大上方法学加持，其探索的“热激”调控HIPPO通路的方式创新性强，而且确实有临床意义。在许多肿瘤中也应用到了热灌注疗法，加上HIPPO热门通路，故事讲起来很吸引人。
作者是研究这个领域的大牛，从里面我们能学到部分研究HIPPO通路的方法，比如找到上游的刺激条件，然后检测通路各个关键信号蛋白的表达。而这个通路的磷酸化修饰也影响了蛋白的活性，文中也有许多磷酸化的检测实验。不过为什么LATS蛋白对于热激的反应是滞后的作者也没有详细解释，其他肿瘤中有没有类似的现象呢？这些问题也值得我们思考。
