Cell Res | 中国科学院王婧/房鹏飞/俞飚等合作发现抑制黑色素瘤细胞生长的潜在小分子
时间：2023-01-04 12:00:41 热度：37.1℃ 作者：网络
小眼畸形相关转录因子(MITF)调节黑色素细胞的发育，是黑色素瘤的“谱系特异性存活”致癌基因。MITF对黑色素瘤的发生、进展和复发至关重要，并被认为是重要的治疗靶点；然而，由于缺乏用于药物设计的配体结合口袋，通过小分子直接抑制MITF被认为是不可能的。
2023年1月2日，中国科学院上海有机化学研究所王婧、房鹏飞、俞飚、Guo Min、复旦大学陈勇及美国哈佛医学院David E. Fisher共同通讯在Cell Research（IF=46）在线发表题为“A unique hyperdynamic dimer interface permits small molecule perturbation of the melanoma oncoprotein MITF for melanoma therapy”的研究论文，该研究揭示了一种独特的超动态二聚体界面允许小分子扰动黑色素瘤癌蛋白MITF用于黑色素瘤治疗。该研究发现MITF的结构是高度动态的，因为它的不规则的亮氨酸拉链与3-残基插入。动态MITF非常容易受到二聚体破坏突变的影响，作者观察到人类Waardenburg综合征2A型的MITF功能丧失突变经常位于二聚体界面上，并因此破坏了二聚体的形成能力。这些观察结果表明，有一个独特的机会可以用能够破坏MITF二聚体的小分子来抑制MITF。
通过对654,650个化合物的高通量筛选，该研究发现了化合物TT-012，它特异性地与动态MITF结合，并破坏后者的二聚体形成和 DNA结合能力。通过染色质免疫沉淀试验和RNA测序，该研究发现TT-012抑制了B16F10黑色素瘤细胞MITF的转录活性。此外，TT-012抑制高MITF黑色素瘤细胞生长，在动物模型中抑制肿瘤生长和转移，对肝脏和免疫细胞的毒性可耐受。总之，这项研究证明了黑色素瘤癌蛋白MITF中独特的超动态二聚体界面界面，并揭示了一种治疗抑制MITF活性的新方法。
恶性黑色素瘤是一种侵袭性的、难以治疗的人类癌症，由黑色素细胞产生，黑色素细胞合成黑色素并决定皮肤颜色。黑色素瘤的耐药性被认为主要与黑色素细胞对环境暴露诱导的凋亡和衰老的特殊抗性有关。控制黑色素细胞周期进程和分化的基因在黑色素瘤中也起着至关重要的作用。
MITF是黑色素细胞的主要调控因子。它控制着对色素合成、黑色素细胞周期进程和分化至关重要的基因的表达。MITF也是恶性黑色素瘤的谱系特异性生存癌基因。在约20%的黑色素瘤中发现MITF扩增，而MITFE318K突变在具有黑色素瘤遗传易感性的患者中发生的频率明显更高。在复发性黑色素瘤患者中发现MITF的重新表达，并导致对MAPK途径抑制的抵抗。
在黑色素瘤中，低水平的MITF产生g1阻滞、侵袭性衰老细胞，而表达MITF的细胞要么增殖要么分化。MITF的致癌特征主要源于其通过调控BCL2、c-Met、CDK2、p16/Ink4和p21等基因在黑色素细胞存活和迁移中的重要作用。越来越多的证据表明，MITF是黑色素瘤的重要治疗靶点。然而，由于MITF内缺乏配体结合的口袋或凹槽界面用于药物设计，目前还没有直接靶向MITF的药理学方法。
机理模式图（图源自Cell Research ）
除了保守的基本螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链(bHLH-LZ)结构域外，大多数人类黑色素细胞MITF结构被预测是无序的。HLH-LZ区域促进MITF二聚化，碱基区形成螺旋，直接结合位于MITF靶基因启动子上的E-box (CANNTG)或M-box (CATGTG) DNA。在体外，LZ区域的去除破坏了MITF的DNA结合能力。此外，MITF在两个LZ螺旋中的一个有明显的扭结，这对于限制异二聚化是必要的，因为去除扭结相关的三个残基允许MITF与MAX二聚化，MAX是另一个不同bHLH-LZ家族的转录因子。
Waardenburg综合征2A型(WS2A)和Tietz综合征(TS)等脊椎动物模型患者中发现的MITF功能丧失突变多位于HLH-LZ区，这也表明该区域在MITF功能中起关键作用。有趣的是，HLH-LZ区域与DNA没有直接的相互作用，但在EMSA实验中，它的突变可以破坏MITF-DNA相互作用。这些观察结果背后的机制还不完全清楚。
在这里，通过结构和生化分析的结合，该研究阐明了MITF的结构是高度动态的，非常容易受到二聚体破坏突变的影响。此外，该研究发现了一种有效的小分子MITF二聚体干扰物TT012，揭示了一种直接抑制MITF的新方法，这对黑色素瘤的治疗有很大的潜力。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41422-022-00744-5
