YAP 通过 Rho GTP 酶开关调控细胞迁移和侵袭的机制研究

细胞迁移机制与疾病密切相关，YAP 在发育和癌症转移中作用关键。研究人员探究 YAP 调控细胞迁移机制，发现 YAP-TEAD4 复合物诱导 TRIO（GEF）激活 Rac1 并抑制 RhoA，促进迁移侵袭，且与胶质母细胞瘤预后相关，为相关研究提供新方向。

　　细胞在体内的迁移与侵袭行为如同精密操控的 “分子舞蹈”，不仅是胚胎发育、伤口愈合等生理过程的基础，其异常更与癌症转移等重大疾病息息相关。在众多调控因子中，Yes 相关蛋白（YAP）作为 Hippo 信号通路的核心转录共激活因子，虽已知在胚胎发育和肿瘤进展中扮演关键角色，但其如何精准调控细胞迁移和侵袭的分子机制却一直迷雾重重。尤其是在恶性肿瘤中，肿瘤细胞的侵袭扩散往往是治疗失败和患者死亡的主要原因，解析 YAP 在这一过程中的作用机制，成为破解肿瘤恶性进展难题的关键一环。

为了揭开这一科学谜题，研究人员围绕 YAP 在细胞迁移和侵袭中的功能展开深入研究。通过对多种细胞类型和动物模型的探索，旨在明确 YAP 调控细胞运动的具体分子路径及其在病理状态下的意义。

研究发现，YAP 通过调控 Rho 家族 GTP 酶（Rho GTPase）中的 Rac1 和 RhoA 的活性转换（即 “Rho GTP 酶开关”）来控制细胞迁移和侵袭。具体而言，YAP 与转录因子 TEAD4 形成复合物，直接结合到 TRIO 基因的内含子增强子区域，转录激活 TRIO 的表达。TRIO 作为一种鸟苷酸交换因子（GEF），能够激活 Rac1 并抑制 RhoA，从而重塑细胞骨架动态，促进细胞迁移和侵袭能力。这一机制在胶质母细胞瘤（GBM）中表现得尤为突出，患者来源的 GBM 细胞通过该机制实现对小鼠脑实质的浸润，且 YAP、TRIO 和 STAT3 的信号特征与 GBM 患者的不良预后密切相关。该研究成果发表在《Science Signaling》，为理解 YAP 在生理和病理条件下的细胞行为调控提供了新视角。

研究主要采用了以下关键技术方法：

• 细胞模型与分子操作：利用患者来源的 GBM 原代细胞、GBM 细胞系（如 JHGBM612、GBMA172）、人星形胶质细胞（NHA）和人乳腺上皮细胞（MCF10A），通过慢病毒介导的 shRNA 敲低和过表达技术，调控 YAP、TRIO 等基因的表达。
• 动物模型：构建小鼠颅内异种移植瘤模型，通过注射转染后的 GBM 细胞，观察肿瘤细胞在体内的浸润扩散情况。
• 分子机制研究：运用免疫印迹（Western blot）检测蛋白表达和磷酸化水平，G-LISA 法测定 RhoA 和 Rac1 的 GTP 结合状态以反映其活性，染色质免疫沉淀（ChIP）结合 PCR 验证 YAP 与 TRIO 增强子的结合，双荧光素酶报告基因实验分析增强子活性。
• 临床样本分析：对 GBM 患者的原发肿瘤组织进行免疫印迹和基因表达分析，并结合公共数据库（如 TCGA、REMBRANDT）的转录组数据，验证 YAP-TRIO 信号通路与临床预后的相关性。

YAP 调控细胞迁移能力

在 GBM 原代细胞和多种细胞系中，敲低 YAP（shYAP）显著降低细胞在二维表面的迁移速度和位移，而过表达 YAP（YAP OE）则加速迁移。体内实验显示，YAP 敲低的 GBM 细胞在小鼠脑内的浸润能力明显减弱。机制上，YAP 缺失导致 focal adhesions（黏着斑）增多、RhoA 下游效应分子 LIMK 磷酸化水平升高，提示 YAP 通过调控细胞骨架动态影响迁移。

YAP 通过 Rho GTP 酶开关调控迁移

G-LISA 实验表明，YAP 敲低增加 RhoA-GTP 水平、降低 Rac1-GTP 水平。ROCK 抑制剂（Y27632、H1152）可恢复 YAP 缺失细胞的迁移速度，而 Rac1-GEF 抑制剂（NSC23766）则抑制对照组迁移，提示 YAP 通过激活 Rac1 并抑制 RhoA-ROCK 信号促进迁移。 epistatic 分析证实，YAP 通过激活 Rac1 来抑制 RhoA，而非独立调控两者。

YAP 直接转录激活 TRIO 以调节 Rac1 活性

YAP 敲低导致 TRIO 蛋白和 mRNA 表达下降，过表达 YAP 则上调 TRIO。ChIP 实验显示 YAP 与 TRIO 内含子增强子结合，荧光素酶报告基因实验证实该增强子受 YAP 激活。敲低 TRIO 可降低 Rac1 活性、增加 RhoA 活性，而过表达 TRIO 则反之，表明 TRIO 是 YAP 调控 Rho GTP 酶开关的关键中介。临床样本中，TRIO 表达与 YAP 呈正相关，且 GBM 患者中高 YAP-TRIO 信号与不良预后相关。

TRIO 是 YAP 驱动迁移的必要且充分条件

敲低 TRIO 或使用 TRIO 抑制剂（ITX3）可显著抑制 GBM、NHA 和 MCF10A 细胞的迁移和侵袭，而过表达 TRIO 则增强迁移能力。TRIO 的 GEF1 结构域（负责激活 Rac1）是其促迁移功能所必需，而 GEF2 结构域（调控 RhoA）则非必需，进一步确认 TRIO 通过激活 Rac1 发挥作用。

YAP-TRIO 信号促进细胞侵袭

YAP-TRIO 信号不仅调控迁移速度，还增强细胞侵袭能力。Matrigel 侵袭实验显示，YAP 或 TRIO 敲低减少细胞侵袭，过表达则增加侵袭。体内实验证实，YAP 过表达促进 GBM 细胞在小鼠脑内的浸润，而敲低 TRIO 则削弱这一能力。此外，YAP-TRIO 信号激活 STAT3，后者是已知的促侵袭转录因子，且临床样本中 YAP 与 STAT3 磷酸化水平呈正相关。

YAP、TRIO 和 STAT3 信号特征预测 GBM 不良预后

GBM 患者中，YAP 信号特征（GB-YAP signature）与肿瘤恶性程度正相关，高表达患者预后显著较差。YAP 信号与间充质亚型 GBM 密切相关，且与 STAT3 信号特征共激活时，患者预后更差。结合 YAP、TRIO 和 STAT3 的三重高表达特征，可作为预测 GBM 患者预后的潜在生物标志物。

研究结论与意义

本研究揭示了 YAP 通过转录激活 TRIO，调控 Rac1/RhoA GTP 酶开关，从而驱动细胞迁移和侵袭的分子机制。这一通路在生理状态下可能参与伤口愈合和神经发育等过程，而在病理状态下，尤其是在 GBM 等侵袭性肿瘤中，YAP-TRIO 信号的过度激活促进了肿瘤细胞的扩散和不良预后。研究不仅阐明了 YAP 在细胞行为调控中的核心作用，还为开发靶向 YAP-TRIO-Rho GTP 酶通路的抗肿瘤药物提供了理论依据，特别是针对间充质亚型 GBM 患者，有望通过干预该通路改善治疗结局。此外，研究还提示 STAT3 作为下游靶点的潜在治疗价值，为探索多通路联合治疗策略提供了新方向。