早在上世紀二十年代起，科學家們便開始了對于“器官是如何感知自身大小”這一科學問題的探究，其中經典的“蠑螈前肢移植實驗”表明源于器官內部的某些因素決定了最終器官的形狀和大小。在過去的幾十年間，科學家們已鑒定出多個不同類型的器官大小調控基因，這些基因中有的能改變細胞的數目，有的可改變細胞的大小，然而人們發現很多情況下單獨調節細胞大小和細胞數量都不足以決定最終的器官大小，那生物體內是否存在特定的基因能整合多個器官大小調控信號從而實現器官尺寸的精準調控？

首先，團隊利用果蠅遺傳學技術（MARCM）在幼蟲眼成蟲盤上誘導產生GFP標記的原癌基因RasV12過表達克隆，并在此基礎上針對果蠅體內的磷酸酶進行了RNAi篩選，發現敲低/敲除Ptp61F可以與RasV12協同誘導過度增殖并產生惡性腫瘤。通過RNA-seq測序分析，研究人員發現Hippo信號通路在腫瘤中顯著富集，該通路從果蠅到哺乳動物高度保守，并且在器官大小調控與腫瘤進展中都發揮重要作用。進一步的遺傳學及生化證據表明Ptp61F通過非經典的方式與Hippo通路成員Expanded(Ex)相互作用，進而限制Yki入核。

圖1.Ptp61F激活Hippo通路調控細胞增殖及腫瘤發生

有意思的是，團隊觀察到雖然Ptp61F純合突變果蠅可以存活，但身體大小相比于野生型顯著增加，且壽命降低，提示Ptp61F可能也具有重要的生理功能。此外，年老的Ptp61F突變果蠅腸道寬度增加、腸壁變厚、產生過度增生，并通過Yki依賴的方式誘導腸道干細胞增殖。以上結果表明Ptp61F通過激活Hippo通路調控細胞數量。

圖2.Ptp61F突變使身體尺寸變大并誘導腸道增生

進一步，研究人員發現帶有Ptp61F突變的腫瘤細胞體積變大，Tor信號通路顯著升高，阻斷Tor通路可抑制RasV12/Ptp61F-/-誘導的腫瘤增殖。相反地，過表達Ptp61F則能夠使細胞變小，抑制Tor通路激活引起的眼部表型，且遺傳學證據顯示Ptp61F也通過Ex依賴的方式抑制Tor信號通路，從而影響細胞大小。

圖3.Ptp61F負調控Tor通路影響細胞大小

通過對內源性的Ptp61F進行抗體染色，研究人員觀察到Ptp61F與機械力調控存在潛在關系。在果蠅翅成蟲盤中過表達Ptp61F可通過Ex依賴的方式激活肌動蛋白輕鏈磷酸化(pMLC)，誘導機械收縮力產生，從而導致細胞高度變小。

圖4.Ptp61F通過改變機械力調控細胞高度

研究者隨后對Ptp61F調控Ex的分子機制進行了探究，發現過表達Ptp61F會顯著上調近頂層細胞連接上的Ex蛋白表達量，并使其在胞質中形成點狀聚集，進一步發現Ex及Yki均與Rab5和Rab7標記的內吞小泡存在共定位。最后研究人員證明Ptp61F/Ex復合體能與內吞過程中調控底物識別的核心蛋白AP-2結合，調控Ex介導的信號傳遞。

圖5.Ptp61F過表達促進Ex-Yki的內吞體定位

綜上，本研究主要發現如下：

1）Ptp61F通過調控Hippo,Tor以及機械力信號通路影響腫瘤發生；

2）Ptp61F/Ex復合體具有改變細胞數量、細胞大小和細胞高度的能力；

3）Ptp61F/Ex/Yki/AP-2復合體介導了內吞與Hippo通路之間的互作。器官大小的精確調控對于多細胞生物正常發育與機體功能的維持至關重要，該機制的紊亂則會導致腫瘤發生，馬仙玨團隊的這一發現揭示了Ptp61F通過影響Hippo、Tor和機械力來調控腫瘤發生與3D器官大小的新機制。

該工作得到了課題組郭一帆的大力幫助。La Trobe大學Helena Richardson教授，中國農業大學王興教授和李曉琴同學提供了支持與幫助。該研究受到國家自然科學基金、西湖實驗室、浙江省生長調控和轉化研究重點實驗室的資助和支持。