特异靶向黑色素细胞重要调控因子MITF的活性小分子化合物研发

Melanocyte is the specialized pigment cell that synthesizes melanin and protects the skin, also the whole organism from UV exposure. Microphthalmia transcription factor, MITF, is a master regulator of melanocyte development, differentiation, migration and survival. MITF also plays essential oncogenic roles in melanoma formation, migration and drug resistance, and was identified as the lineage survival oncogene in malignant melanoma. Small molecular compounds specifically targeting MITF could work as probe to explore the pathological and pathogenic role of MITF in melanocyte and melanoma. And it also has potential ability to work as pharmacologic inhibitors for melanoma treatment. Here, we propose to explore the active pharmacore for effective MITF inhibition, based on 51-small molecular-compounds-collection with the ability to disrupt MITF dimer formation. With the comprehensive molecular and cellular information regarding the compound –MITF recognition and function, the active pharmacore would be optimized and explored for the potential ability to suppress melanoma cell growth. Except providing a useful molecular probe for melanocyte study, this work would expand the knowledge for targeting transcription factor with small molecular compound, and may offer novel therapeutic compounds for melanoma treatment.

黑色素细胞通过分泌黑色素使皮肤免受紫外线辐射伤害，是人体的直接保护防线。MITF是黑色素细胞分化、存活以及功能发挥的关键转录因子，也是恶性黑色素瘤最为重要的直系致癌基因。研发特异靶向抑制MITF的小分子化合物，是研究黑色素细胞生理病理过程的探针工具，同时具有治疗恶性黑色素瘤的重要潜在价值。本项目利用课题组独有的51个抑制MITF二体形成的活性小分子化合物，结合生化细胞实验和蛋白质晶体实验，考察活性小分子化合物对MITF的作用方式和作用能力，获得对MITF识别抑制起关键作用的化合物骨架和化学基团，并从分子水平理解其抑制机理。得到高效，特异靶向，机理明确的抑制MITF的小分子化合物探针，并考察其作为恶性黑色素瘤治疗的药用潜力。本项目的研究，从分子-生化-细胞多层面研究化合物与转录因子的作用机理，拓展了靶向转录因子的思路，为黑色素细胞生理病理研究提供分子探针工具和具有药用潜力的小分子化合物。

Microphthalmia transcription factor (MITF) 是调节黑色素细胞发育的重要蛋白，同时也是恶性黑色素瘤的“谱系特异性生存”癌基因。MITF对黑色素瘤的发生发展和耐药性形成起关键作用，并被认为是一个重要的治疗靶点。然而，作为转录因子，由于缺少配体结合口袋, MITF长期以来被认为是“不可靶向的”，直接、高效、特异靶向MITF的小分子化合物目前没有被报道过。基于结构和功能的分析,我们发现的结构MITF具有独特的“动态”结构性质，MITF功能缺失突变在Waardenburg syndrome 2A (WS2A)经常发生于二聚体界面，并破坏MITF的二体形成。我们针对MITF蛋白的不稳定性，通过对654,650个化合物的高通量筛选，我们发现了化合物TT-012，它能特异性地与动态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分析和rna测序，我们证实TT-012在B16F10黑色素瘤细胞中抑制MITF的转录活性。此外，TT-012在体外能有效抑制黑色素瘤细胞的生长，在动物模型中抑制肿瘤生长和转移，并且对肝脏和免疫细胞不表现明显毒性。这项工作克服了传统意义中转录因子MITF由于缺少配体结合口袋而导致难以靶向的困难，首次研发了具有明确靶向机理，高效并特异的MITF小分子抑制剂，为恶性黑色素瘤治疗提供全新的潜在靶向化合物。