JHO：D-核糖-5-磷酸降解YAP并作为代谢检查点调控肿瘤细胞生存

研究亮点

1. 发现D-核糖-5-磷酸（D5P）作为连接葡萄糖代谢和核苷酸代谢的关键代谢物，起到调控YAP活性的代谢开关作用。
2. 揭示糖代谢限制条件下，D5P下降介导MYH9促使LATS1蛋白聚集和降解，进而激活促细胞存活的YAP信号通路，形成负反馈调控环路。
3. D5P能显著增强葡萄糖转运抑制剂对肿瘤细胞的抑制作用，且单独给药可延缓APC突变鼠结直肠癌的进展，显示出潜在的临床治疗价值。

近日，近期发表在Journal of Hematology & Oncology杂志的一项题为“D-ribose-5-phosphate inactivates YAP and functions as a metabolic checkpoint”的研究，通过代谢组学及分子生物学手段，系统解析了葡萄糖限制引发的代谢变化如何调控肿瘤细胞内关键转录共激活因子YAP的活性。研究结果证实，葡萄糖限制导致PPP产物——D5P下降，促进了肌球蛋白MYH9与上游Kinase LATS1的交互，诱导LATS1聚集和自噬降解，解除对YAP的抑制，促进癌细胞存活。同时，YAP激活反馈提升核苷酶PNP活性，促进核苷酸降解恢复D5P水平。此代谢信号轴对强化葡萄糖转运抑制剂疗效及抗癌治疗提供了全新思路，也揭示了代谢产物作为信号分子在肿瘤能量应激中的核心功能。

肿瘤细胞为满足其快速增殖的需求，经历复杂的代谢重编程，葡萄糖作为能量和生物合成物质的重要来源被广泛依赖。鉴于葡萄糖代谢的关键作用，抑制葡萄糖摄取及其代谢途径，一直被视为潜在癌症治疗策略。然而，临床上针对葡萄糖转运蛋白（GLUTs）的抑制剂疗效不佳，这部分源于肿瘤细胞代谢的异质性和多样化应答机制。尤为重要的是，不同肿瘤细胞在葡萄糖限制（GD）的响应上存在显著差异，其中YAP作为Hippo信号通路的关键效应子，已被证明在细胞增殖、存活及应激反应中扮演关键角色。近期报道提示YAP活性受能量及代谢状态调节，但相关机制尤其涉及非糖酵解分支的途径（如磷酸戊糖途径PPP）的研究仍十分有限。本研究聚焦于PPP产物D5P在葡萄糖限制应激下如何影响YAP活性及肿瘤细胞命运的分子机制，旨在填补代谢信号调控肿瘤生存的知识空白。

研究结果及解读：

1、糖限制诱导肿瘤细胞内YAP激活，且不同肿瘤细胞对此反应呈异质性

通过RNA-seq及蛋白免疫印迹检测，多种肿瘤细胞在葡萄糖限制6小时后均表现出YAP靶基因（CTGF、CYR61、THBS1）显著上调，YAP S127磷酸化水平降低，表明YAP活性增强。但HT29、DLD1等细胞未表现相应激活。该现象与先前细胞系（HEK293、MCF10A）观察到YAP抑制现象不一致，提示细胞代谢状态影响YAP活化模式。同时，GLUT抑制剂KL-11743处理亦诱导YAP激活，且YAP核定位增强。敲低YAP加剧葡萄糖限制诱导的细胞凋亡，证实YAP激活为重要的存活保护机制（图1）。

图1：不同细胞YAP对葡萄糖缺乏的激活差异

2、代谢组学揭示YAP激活细胞GD下主要进行嘌呤核苷酸降解，D5P水平显著下降

非靶标及靶标代谢组学分析发现，HCT116（YAP激活型）细胞GD后，嘌呤代谢相关物变化最为显著，嘌呤核苷酸如AMP、GMP显著下降，降解产物如嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤升高，指向核苷酸降解增强。对比之下，DLD1（YAP非激活型）则主要表现为核心糖代谢途径变化，D5P作为PPP产物，其下降与YAP激活密切相关（图2）。

图2：葡萄糖限制下代谢变化显示嘌呤核苷酸降解

3、补充嘌呤核苷酶代谢产物D5P或其前体有效阻断GD诱导的YAP活化及肿瘤细胞存活

核苷酸本身不可直接摄取，经细胞内核苷酶PNP降解提供R1P及碱基。敲低PNP或PGM2均削弱了瓜苷补充抑制YAP激活的效应。直接补充D5P显著恢复YAP S127磷酸化水平，同时降低GD或GLUT抑制剂处理引发的YAP核定位，提示D5P是调控葡萄糖限制感应的重要代谢信号分子（图3）。

图3：核苷酸代谢产物D5P调控YAP活化

4、D5P通过抑制MYH9介导的LATS1蛋白聚集及自噬降解，恢复LATS1稳态，增强其对YAP的磷酸化抑制功能

GD显著促使LATS1在细胞中的不溶性聚集，伴随其自噬介导降解，解除了对YAP的抑制。蛋白免疫沉淀及质谱分析发现MYH9（非肌球蛋白重链）与LATS1的结合增强，且两者共聚集在细胞骨架区域。补充D5P或其前体能抑制MYH9与LATS1交互，降低LATS1聚集，恢复LATS1对YAP的磷酸化抑制，促进YAP胞浆定位，削弱其转录活性。敲除MYH9/10同样减弱GD诱导的YAP活化（图4）。

图4：D5P调控MYH9/LATS1介导的YAP活化机制

5、调控YAP表达或激活状态改变嘌呤核苷酸代谢及PNP酶活，形成代谢-信号反馈环路

YAP敲低促进葡萄糖代谢与核苷酸代谢中间产物（特别是D5P及相关核苷）的积累，抑制核苷酸降解代谢。相反，表达活化型YAP-5SA则降低这些代谢物。更重要的是，YAP敲低减少GD诱导PNP活性，上调D5P水平，反过来影响LATS1- YAP轴，构成负反馈。该反馈调控确保肿瘤细胞在代谢压力下最大限度激活YAP以维持存活（图5）。

图5：YAP调控核苷酸代谢与PNP活性反馈环路

6、D5P显著增强GLUT抑制剂的肿瘤抑制效应，且其单独应用可显著延缓APC突变小鼠结直肠癌的进展

补充D5P能够强化KL-11743诱导的细胞凋亡，抑制肿瘤细胞团块形成及体外增殖，同时在患者来源的CRC类器官中明显抑制增殖。APCmin/+小鼠口服D5P显示降低肿瘤数量、尺寸及恶性程度，显著延长生存期。临床数据分析提示肿瘤高表达PNP与PGM2预后良好，尤其是PNP表达与YAP活性呈负相关，支持代谢信号轴在临床中的潜在意义（图6、7）。

图6：D5P增强GLUT抑制剂抗肿瘤活性

图7：D5P治疗APC小鼠结肠癌疗效及预后相关性分析

本研究揭示了葡萄糖限制条件下，PPP代谢中枢产物D5P充当细胞内代谢信号开关，通过负调控MYH9诱导的LATS1聚集降解，进而调控YAP活性的机制（MYH9/LATS1-YAP-PNP-D5P负反馈环路）。这一发现为解开肿瘤细胞如何通过代谢状态感知调节关键信号通路提供了全新视角。YAP作为促进肿瘤生存和适应能量胁迫的重要因子，其活性受D5P等代谢产物直接影响，解释了为何不同肿瘤细胞对葡萄糖限制表现差异，也提示了调节核苷酸代谢的新策略。研究进一步证明，利用D5P增强现有GLUT抑制剂疗效具有良好前景，并且D5P单独应用即可抑制APC突变驱动的结直肠癌生长，展示了其潜在转化应用价值。该机制整合了代谢调控与信号转导，推动代谢疗法创新，同时对相关代谢紊乱疾病也具有启示意义。

原始出处：

Tu CE, Liu YF, Liu HW, et al. D-ribose-5-phosphate inactivates YAP and functions as a metabolic checkpoint. J Hematol Oncol. 2025;18:2. https://doi.org/10.1186/s13045-024-01655-1