Yap1 유전자란? 기관 크기 조절·재생·암 연구에서의 역할

Yap1과 Hippo 경로의 발견 배경

기관이 일정한 크기에 도달한 뒤 성장을 멈추는 기전은 발생생물학, 재생의학, 질환 연구에서 중요한 주제입니다. Yap1 유전자는 세포 증식과 생존에 관련된 신호를 통합하고 조직 성장을 조절하는 핵심 인자로 주목받고 있습니다.

Yap1 연구는 20세기 말 초파리에서 Hippo 신호 경로가 분석되면서 본격적으로 발전했습니다. 이 경로에 이상이 생기면 세포 증식 조절이 무너지고 조직이나 기관이 과도하게 커지는 표현형이 관찰됩니다. 이후 포유류의 대응 유전자인 YAP1이 동정되고 클로닝되었습니다.

2005년 전후에는 Yap1이 세포핵과 세포질 사이를 이동하면서 성장 관련 신호를 전달하는 인자라는 점이 밝혀졌고, Hippo 경로 연구에서 핵심 분자로 자리 잡았습니다.

Yap1이 담당하는 기관 크기 조절과 조직 재생

Yap1은 세포 증식을 촉진하고 세포 사멸을 억제함으로써 기관 크기 조절에 관여합니다 [1]. Yap1이 활성화되면 조직 성장이 촉진되고, 억제되면 세포 증식이 제한됩니다. 이러한 균형은 기관의 과성장이나 발달 부전을 방지하는 데 중요합니다.

또한 Yap1은 조직 재생 과정에도 관여합니다. 조직이 손상되었을 때 Yap1 활성화는 세포 분열을 촉진하여 복구 과정을 지원할 수 있습니다. 이 기전은 도롱뇽과 같은 일부 동물이 사지를 재생할 수 있는 반면, 인간의 조직 재생 능력은 제한적인 이유를 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공합니다.

그림 1. 포유류 세포에서 Hippo 경로 YAP/TAZ 조절 [2].

암·재생의학·오가노이드 연구에서 주목받는 Yap1

최근 Yap1은 암, 재생의학, 오가노이드 연구에서 모두 중요한 분자로 연구되고 있습니다. 특히 Yap1은 Hippo 경로의 말단 이펙터이며 전사 보조활성인자이자 강력한 성장 촉진 인자로 기능하기 때문에, 주요 암 유전자로서의 측면도 주목받고 있습니다 [3].

암 치료 연구의 새로운 타겟

간암, 폐암, 유방암을 포함한 여러 암에서 Yap1의 비정상적인 활성화는 종양 세포의 제어되지 않는 증식과 관련된 것으로 보고되고 있습니다. 현재 Yap1을 억제하거나 조절하는 약물 및 전략에 대한 연구가 진행되고 있으며, 향후 종양학 연구와 치료 개발의 새로운 방향이 될 수 있습니다.

그림 2. YAP/TAZ가 암세포에서 나타내는 종양 촉진 작용 [4].

재생의학에서의 활용 가능성

YAP/TAZ는 세포 생물학적 행동에 이중적인 영향을 보입니다. 세포의 과도한 증식과 비정상적인 분화는 암과 섬유화를 유발할 수 있지만, 노화되거나 손상된 기관에서 적절한 세포 증식과 분화는 기관 재생에 기여할 수 있습니다 [5]. 연구자들은 Yap1 활성을 조절하여 마우스 모델에서 심장과 간 재생을 촉진하는 방법을 검토하고 있으며, 이는 심장질환과 간질환 연구에 새로운 가능성을 제공합니다.

오가노이드 기술에서의 역할

실험실에서 3차원 미니 장기인 오가노이드를 구축할 때, Yap1 활성화는 세포가 자기조직화되는 과정에 관여하는 중요한 단계입니다. Yap1은 오가노이드의 초기 특화와 장기 유지에 필수적인 것으로 제시되었으며 [6], 약물 시험과 질환 모델 연구의 발전에도 기여하고 있습니다.

향후 전망

Yap1 기능에 대한 이해가 깊어지면서 연구자들은 여러 핵심 질문에 접근하고 있습니다. Yap1 활성을 조절해 조직 재생 능력을 높일 수 있는지, 높은 특이성을 갖는 Yap1 타겟 치료 전략을 개발할 수 있는지, 나아가 기관의 크기와 형태를 더욱 정밀하게 조절할 수 있는지가 중요한 과제로 남아 있습니다. Yap1은 생명체의 크기 조절과 조직 항상성을 이해하는 데 핵심적인 단서를 제공합니다.

Yap1 연구를 지원하는 유전자 편집 마우스 모델

저자: 白颖

동물 모델은 기전 연구와 약물 효능 평가 모두에 필수적인 연구 플랫폼입니다. 싸이아젠(Cyagen)은 Yap1 연구를 지원하기 위해 표준화된 Yap1 유전자 편집 마우스 모델을 개발하고 있습니다. 이용 가능한 재고 마우스를 통해 연구 일정을 보다 신속하게 진행할 수 있습니다.

싸이아젠 관련 마우스 모델

고객 발표 논문（발췌）

1. Wang J, Zhu Q, Li R, Zhang J, Ye X, Li X. YAP1 protects against septic liver injury via ferroptosis resistance. Cell Biosci. 2022 Oct 1;12(1):163. doi: 10.1186/s13578-022-00902-7. PMID: 36182901; PMCID: PMC9526934.
2. Zhang J, Zheng Y, Wang Y, Wang J, Sang A, Song X, Li X. YAP1 alleviates sepsis-induced acute lung injury via inhibiting ferritinophagy-mediated ferroptosis. Front Immunol. 2022 Aug 1;13:884362. doi: 10.3389/fimmu.2022.884362. PMID: 35979359; PMCID: PMC9376389.

참고문헌

1. Dong J, Feldmann G, Huang J, Wu S, Zhang N, Comerford SA, Gayyed MF, Anders RA, Maitra A, Pan D. Elucidation of a universal size-control mechanism in Drosophila and mammals. Cell. 2007 Sep 21;130(6):1120-33. doi: 10.1016/j.cell.2007.07.019. PMID: 17889654; PMCID: PMC2666353.
2. Boopathy GTK, Hong W. Role of Hippo Pathway-YAP/TAZ Signaling in Angiogenesis. Front Cell Dev Biol. 2019 Apr 10;7:49. doi: 10.3389/fcell.2019.00049. PMID: 31024911; PMCID: PMC6468149.
3. Andrade D, Mehta M, Griffith J, Panneerselvam J, Srivastava A, Kim TD, Janknecht R, Herman T, Ramesh R, Munshi A. YAP1 inhibition radiosensitizes triple negative breast cancer cells by targeting the DNA damage response and cell survival pathways. Oncotarget. 2017 Oct 20;8(58):98495-98508. doi: 10.18632/oncotarget.21913. PMID: 29228705; PMCID: PMC5716745.
4. Baroja I, Kyriakidis NC, Halder G, Moya IM. Expected and unexpected effects after systemic inhibition of Hippo transcriptional output in cancer. Nat Commun. 2024 Mar 27;15(1):2700. doi: 10.1038/s41467-024-46531-1. PMID: 38538573; PMCID: PMC10973481.
5. Wei Y, Hui VLZ, Chen Y, Han R, Han X, Guo Y. YAP/TAZ: Molecular pathway and disease therapy. MedComm (2020). 2023 Aug 9;4(4):e340. doi: 10.1002/mco2.340. PMID: 37576865; PMCID: PMC10412783.
6. Xu Z, Xu X, Mi Y, Zhang Y, Hong Q, Yang B, Wang J. Identifying the Role of YAP in the Development of Rumen Epithelium Using 3D Organoid. Stem Cells Int. 2025 Jul 11;2025:5105796. doi: 10.1155/sci/5105796. PMID: 40689086; PMCID: PMC12274096.

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싸이아젠(Cyagen) 소개

Cyagen Biosciences Inc.（싸이아젠(Cyagen)）는 2006년에 의약품 개발 수탁연구기관 및 세포 관련 제품 제조기업으로 설립되었습니다. 현재 전 세계적으로 1,000명 이상의 직원이 근무하고 있습니다. 본사는 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있으며, 중국 쑤저우와 광저우에 생산 거점을 두고 있습니다. 2016년에는 일본 지사인 사이아젠 주식회사를 설립했습니다. 유전자 변형 동물모델 제작 분야의 선도 기업으로서 합리적인 가격대의 고품질 시약과 연구 도구를 제공하고 있습니다. 또한 마우스 모델 제공뿐 아니라 안과, 신경과학, 종양면역 등 다양한 분야에서 CRO 서비스도 제공하고 있습니다. 당사는 유전질환 연구를 지원하고 유전자치료제 개발을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다.

FAQ

Yap1 유전자는 주로 무엇을 조절하나요?

Yap1은 Hippo 신호 경로의 하위에서 작동하는 전사 보조활성인자로, 세포 증식, 세포 사멸 억제, 조직 성장과 관련됩니다. 이러한 기능을 통해 기관 크기 조절과 조직 항상성 유지에 중요한 역할을 합니다.

Hippo 경로와 Yap1의 관계는 무엇인가요?

Hippo 경로는 세포 증식을 억제하는 방향으로 작동하는 신호 네트워크이며, 그 활성 상태에 따라 Yap1/YAP 단백질의 세포 내 위치와 전사 활성이 조절됩니다. Yap1이 핵 내에서 활성화되면 성장과 생존 관련 유전자 발현이 촉진될 수 있습니다.

Yap1이 종양학 연구에서 주목받는 이유는 무엇인가요?

여러 암에서 Yap1의 비정상적인 활성화는 종양 세포의 증식, 생존, 치료 저항성과 관련될 수 있습니다. 따라서 Yap1을 조절하는 전략은 종양학 연구에서 중요한 주제 중 하나입니다.

Yap1은 재생의학과 어떤 관련이 있나요?

조직 손상 시 Yap1이 적절히 활성화되면 세포 증식과 분화를 촉진해 복구와 재생에 기여할 수 있습니다. 반면 과도한 활성화는 섬유화나 종양화로 이어질 수 있어 정밀한 조절이 중요합니다.

Yap1 유전자 편집 마우스 모델은 어떤 연구에 유용한가요?

Yap1-KO 마우스와 Yap1-flox 마우스는 기관 발달, 조직 재생, 염증, ferroptosis, 암 연구 등에서 Yap1의 조직 특이적 기능을 분석하는 데 활용될 수 있습니다.