Lipid signaling in Hippo pathway regulation

项目摘要 在过去的几十年里，Hippo通路被认为是一种重要的信号通路， 通过限制细胞增殖和抗凋亡来控制器官和组织的大小。Hippo途径可以是 由广泛的细胞外信号调节，包括来自细胞的感知物理信号 微环境（即接触抑制，细胞极性，基于细胞骨架的机械线索），生长 因子/促有丝分裂激素（即LPA和S1 P调节的GPCR信号传导），以及最近发现的代谢 状态（即能量应激、缺氧）。机械地，几乎所有这些刺激或条件操作雅普活动 LATS 1/2激酶。目前Hippo信号的主要知识差距来自于 LATS 1/2调节的未表征机制。本提案的总体目标是阐明 LATS 1/2激酶对Hippo上游信号事件的响应的调节机制。 LATS 1/2激酶的详细调节机制可能是复杂的，因为多个上游调节机制可能是复杂的。 包括MST 1/2、MAP 4Ks、TAO 1-TAO 3在内的激酶能够磷酸化LATS 1/2，并且是LATS 1/2所需的 activation.目前还不清楚这些已鉴定的激酶是如何协调上游信号传导， 激活LATS 1/2。此外，小的Rho GT3与F-β肌动蛋白一起可以感知上游信号，从而调节 然而，LATS 1/2活动的潜在机制也在很大程度上是未知的。因此，在过去的几年里， 多年来，我们对Hippo通路中的主要组分和调控因子进行了蛋白质组学分析 去寻找这些问题的答案不幸的是，我们的发现和其他实验室的发现都失败了 确定这样一个假定的“调解人”，以填补目前的知识差距，在河马途径。竟然和 令人兴奋的是，我们的初步研究已经发现磷脂酸（PA）及其相关的脂质信号转导作为一种 参与Hippo通路调节的关键信号轴。PA可以作为第二信使， 与LATS 1/2激酶直接相关并调节LATS 1/2活性。值得注意的是，PA的水平以及 PLD 1是催化PA产生的关键酶，其活性均在对Hippo-1的反应中降低。 激活刺激或条件。基于这些观察，我们假设PLD 1-β-PA轴可能 在规范LATS 1/2活动方面发挥关键作用。具体而言，我们建议1）确定PA在以下方面的作用： 雅普调节，特别关注PA与LPA在雅普激活中的独立作用; PA激活雅普的机制。我们将通过PA在LATS 1/2抑制中的作用， 与LATS 1/2和NF 2的相关性; 3）研究PLD 1-NFPA轴在LATS 1/2调节中的作用， 对河马上游信号的响应。总的来说，我们提出的研究将揭示一个关键的监管 响应Hippo上游信号传导控制LATS 1/2激活的机制，概念上 通过填补这一知识空白来推进我们对河马途径的理解。

PROJECT SUMMARY  Over the past decades, the Hippo pathway has been recognized as a crucial signaling pathway that  controls organ and tissue size, by restricting cell proliferation and anti-­apoptosis. The Hippo pathway can be  regulated by a wide range of extracellular signaling, including perceived physical signals from cell  microenvironment (i.e. contact inhibition, cell polarity, cytoskeleton-­based mechanical cues), growth  factors/mitogenic hormones (i.e. LPA and S1P regulated GPCR signaling), and recently discovered metabolic  status (i.e. energy stress, hypoxia). Mechanistically, almost all these stimuli or conditions operate YAP activity  through LATS1/2 kinases. The major knowledge gap for current Hippo signaling comes from the  uncharacterized mechanism for LATS1/2 regulation. The overall objective of this proposal is to elucidate the  regulatory mechanism for LATS1/2 kinases in response to Hippo upstream signaling events.   The detailed regulatory mechanism for LATS1/2 kinases could be complex, since multiple upstream  kinases including MST1/2, MAP4Ks, TAO1-­3, are able to phosphorylate LATS1/2 and required for LATS1/2  activation. It is still unclear how these identified kinases are coordinated to transduce upstream signaling to  activate LATS1/2. Besides, small Rho GTPase together with F-­actin can sense upstream signaling to modulate  LATS1/2 activities, however, the underlying mechanism is also largely unknown. Therefore, over the past few  years, we have conducted a proteomic analysis of the major components and regulators in the Hippo pathway  to pursue the answer to these questions. Unfortunately, our findings and findings from other labs failed  identifying such a putative “mediator” to fill the current knowledge gap in the Hippo pathway. Unexpectedly and  excitingly, our preliminary studies have discovered phosphatidic acid (PA) and it related lipid signaling as a  critical signaling axis involved in the Hippo pathway regulation. PA could function as a second messenger to  directly associate with LATS1/2 kinases and regulate LATS1/2 activities. Remarkably, PA’s level as well as the  activity of PLD1, a key enzyme that catalyzes PA production, are both decreased in response to the Hippo-­ activating stimuli or conditions. On the basis of these observations, we hypothesized that PLD1-­PA axis could  play a crucial role in regulation of LATS1/2 activities. Specifically, we propose to 1) determine the role of PA in  YAP regulation, particularly focusing on the independent role of PA from LPA in YAP activation;; 2) elucidate  the mechanism by which PA activates YAP. We will dissect the role of PA in LATS1/2 suppression through its  association with LATS1/2 and NF2;; and 3) investigate the role of PLD1-­PA axis in LATS1/2 regulation in  response to Hippo upstream signaling. Collectively, our proposed study will reveal a crucial regulatory  mechanism to control LATS1/2 activation in response to the Hippo upstream signaling and conceptually  advance our understanding of the Hippo pathway by filling this knowledge gap.