MITF je osnovni heliks-petlja-heliksnileucinski zatvarač, transkripcijski faktor uključen u regulaciju puteva specifičnih za lozu mnogih tipova ćelija uključujući melanocite, osteoklaste i mastocite.[6] Termin "specifičan za lozu", budući da se odnosi na MITF, označava gene ili osobine koje se nalaze samo u određenom tipu ćelija. Stoga, MITF može biti uključen u ponovno povezivanje signalnih kaskada koje su posebno potrebne za preživljavanje i fiziološku funkciju njihovih normalnih ćelijskih prekursora.[7]
MITF, zajedno sa transkripcijskim faktorom EB (TFEB), TFE3 i TFEC, pripadaju potporodici srodnih bHLHZip proteina, zvanih MiT-TFE porodica transkripcionih faktora.[8][9] Faktori su u stanju da formiraju stabilne homo- i heterodimere koji se vezuju za DNK.[10] Gen koji kodira MITF nalazi se na lokusu "mi" kod miševa,[11] a njegove protumorogene mete uključuju faktore uključene u ćelijsku smrt, replikaciju DNK, popravak, mitozu, proizvodnju mikroRNK, promet membranama, metabolizammitohondrija i još mnogo toga.[12]Mutacija ovog gena dovodi do gluhoće, gubitka koštane mase, malih očiju i slabo pigmentiranihočiju i kože.[13] Kod ljudi, pošto je poznato da MITF kontroliše ekspresiju različitih gena koji su neophodni za normalnu melanina sintezu u melanocitima, mutacije MITF-a mogu dovesti do bolesti kao što su melanom, Waardenburgov i Tietzov sindrom.[14] Njegova funkcija konzervirana je širom Vertebrata, uključujući ribe, kao što su zebrica[15] i ksifoforus.[16]
Razumijevanje MITF-a je neophodno da bi se razumjelo kako napreduju određeni karcinomi specifični za lozu i druge bolesti. Osim toga, sadašnja i buduća istraživanja mogu dovesti do potencijalnih puteva za ciljanje ovog mehanizma transkripcionog faktora za prevenciju raka.[17]
Klinički značaj
Mutacije
Kao što je gore pomenuto, promjene u MITF-u mogu dovesti do ozbiljnih zdravstvenih stanja. Na primjer, mutacije MITF-a su upletene i u Waardenburgov i Tietzov sindrom.
Waardenburgov sindrom je rijedak genetički poremećaj. Njegovi simptomi uključuju gluhoću, manje defekte i abnormalnosti u pigmentaciji.[18] Kod određenih pacijenata sa Waardenburgovim sindromom, tip II, pronađene su mutacije gena MITF. Pronađene su mutacije koje mijenjaju sekvencu aminokiselina koje rezultiraju abnormalno malim MITF-om. Ove mutacije ometaju formiranje dimera, i kao rezultat toga uzrokuju nedovoljan razvoj melanocita.
Tietzov sindrom, prvi put opisan 1923. godine, je urođeni poremećaj koji se često karakterizira gluhoćom i leukizmom. Uzrokovan je mutacijom gena MITF.[19] Mutacija u MITF deletira ili mijenja jedan bazni par aminokiselina posebno u regiji baznog motiva MITF proteina. Novi MITF protein nije u stanju da se veže za DNK i razvoj melanocita i posljedično se menja proizvodnja melanina. Smanjen broj melanocita može dovesti do gubitka sluha, a smanjena proizvodnja melanina može biti uzrok za svijetlu boju kože i kose zbog kojih je Tietzov sindrom toliko uočljiv.[14]
Melanom
Melanociti su općepoznate kao ćelije koje su odgovorne za proizvodnju pigmenta melanina koji daje kosikoži i noktima. Tačni mehanizmi kako melanociti postaju kancerogeni su relativno nejasni, ali je u toku istraživanje kako bi se dobilo više informacija o tom procesu. Naprimjer, otkriveno je da je DNK određenih gena često oštećena u ćelijama melanoma, najvjerovatnije kao posljedicu oštećenja od UV zračenja, što zauzvrat povećava vjerovatnoću razvoja melanoma..[20] Konkretno, nađena je visoka relativna učestalost melanoma sa mutacijama gena B-RAF, koje vode ka melanomiima putem aktivirane kaskade kinaze MEK-ERK.[21] Osim B-RAF-a, poznato je da MITF ima ključnu ulogu u progresiji melanoma. Budući da je transkripcijski faktor koji je uključen u regulaciju gena vezanih za invazivnost, migraciju i metastaze, može imati ulogu u progresiji melanoma. Slika 1 prikazuje specifične aktivatore i ciljeve MITF-a koji su povezani sa preživljavanjem, migracijom, proliferacijom, invazijom i metastazama ćelija melanoma.
Ciljni geni
MITF prepoznaje E-kutijske (CAYRTG) i M-kutijske (TCAYRTG ili CAYRTGA) sekvence u promotorskim regijama ciljnih gena. Poznati ciljni geni (potvrđeni od najmanje dva nezavisna izvora) ovog transkripcionog faktora uključuju,
MITF se fosforilira na nekoliko ostataka serina
i tirozina.[41][42][43] Fosforilaciju serina regulira nekoliko signalnih puteva uključujući MAPK/BRAF/ERK, receptorsku tirozin-kinazuKIT, GSK-3 i mTO . Pored toga, nekoliko kinaza uključujući PI3K, AKT, SRC i P38 su također kritični aktivatori MITF fosforilacije.[44] Nasuprot tome, fosforilacija tirozina je izazvana prisustvom onkogene mutacije KIT D816V.[43] Ovaj KITD816Vsignal zavisi od aktivacije signala porodice SRC proteina. Indukcija fosforilacije serina putem često promijenjenog MAPK/BRAF puta i GSK-3 puta u melanomu regulira MITF jedarni eksport i time smanjuje MITF aktivnost u jedru.[45] Slično, fosforilacija tirozina posredovana prisustvom KIT onkogene mutacije D816V također povećava prisustvo MITF-a u citoplazmi.[43]
Interakcije
Većina transkripcijskih faktora funkcioniše u saradnji sa drugim faktorima putem interakcija protein-protein. Povezivanje MITF-a sa drugim proteinima je kritičan korak u regulaciji transkripcijske aktivnosti posredovane MITF-om. Neke uobičajeno proučavane interakcije MITF-a uključuju one sa MAZR, PIAS3, Tfe3, hUBC9, PKC1 i LEF1. Gledanje različitih struktura daje uvid u različite uloge MITF-a u ćeliji.
Faktor povezan s proteinom cinkovog prsta (MAZR) povezan je s Myc-om u interakciji sa Zip domenom MITF-a. Kada se eksprimiraju zajedno, i MAZR i MITF povećavaju aktivnost promotora mMCP-6 gena. MAZR i MITF zajedno transaktiviraju mMCP-6 gen. MAZR takođe ima ulogu u fenotipskoj ekspresiji mastocita u vezi sa MITF.[46]
PIAS3 je inhibitor transkripcije koji djeluje tako što inhibira STAT3-ovu aktivnost vezivanja DNK. PIAS3 direktno komunicira sa MITF, a STAT3 ne ometa interakciju između PIAS3 i MITF. PIAS3 funkcioniše kao ključna molekula u suzbijanju transkripcijske aktivnosti MITF-a. Ovo je važno kada se razmatra razvoj mastocita i melanocita.[47]
MITF, TFE3 i TFEB su dio osnovne porodice transkripcijskih faktora sa zatvaračem heliks-petlja-heliks-leucin. Svaki protein kodiran porodicom transkripcijskih faktora mogu vezati DNK. MITF je neophodan za razvoj melanocita i oka, a nova istraživanja sugeriraju da je TFE3 također neophodan za razvoj osteoklasta, funkcije koje je redundantno od MITF-ove. Kombinirani gubitak oba gena dovodi do teške osteopetroze, što ukazuje na interakciju između MITF-a i drugih članova porodice transkripcijskih faktora.[48][49] Zauzvrat, TFEB je nazvan glavnim regulatorom biogeneze lizosoma i autofagije.[50][51] Zanimljivo je da MITF, TFEB i TFE3 imaju odvojene uloge u moduliranju autofagije izazvane gladovanjem, opisane kod melanoma.[52] Štaviše, MITF i TFEB proteini, direktno reguliraju međusobnu ekspresiju iRNK i proteina, dok su njihova subćelijska lokalizacija i transkripcijska aktivnost podložni sličnoj modulaciji, kao što je signalni put mTOR.[9]
UBC9 je enzim koji konjugira ubikvitin čiji se proteini povezuju sa MITF. Iako je poznato da hUBC9 djeluje prvenstveno sa SENTRIN/SUMO1, in vitro analiza je pokazala veću stvarnu povezanost s MITF. hUBC9 je kritični regulator diferencijacije melanocita. Da bi to učinio, cilja na MITF za degradaciju proteasoma.[53]
Protein-kinaza C-interagirajući protein 1 (PKC1) povezuje se sa MITF. Njihova povezanost se smanjuje nakon aktivacije ćelije. Kada se to dogodi, MITF se odvaja od PKC1. PKC1 sam po sebi, koji se nalazi u citosolu i jedru, nema poznatu fiziološku funkciju. Međutim, ima sposobnost da potisne MITF transkripcijsku aktivnost i može da funkcionira kao in vivo negativan regulator transkripcijske aktivnosti izazvane MITF-om.[54]
Funkcionalna saradnja između MITF-a i limfoidnog faktora (LEF-1) rezultira sinergijskom transaktivacijom promotora gena dopahrom tautomeraze, koji je rani marker melanoblasta. LEF-1 je uključen u proces regulacije Wnt-signalizacijom. LEF-1 također sarađuje sa MITF-srodnim proteinima kao što je TFE3. MITF je modulator LEF-1, a ova regulacija osigurava efikasno širenje Wnt-signala u mnogim ćelijama.[29]
Translacijska regulacija
Translacijska regulacija MITF je još uvijek neistraženo područje sa samo dva recenzirana rada (od 2019.) koji ističu važnost.[55][56] Tokom glutaminskog gladovanja ćelija transkripti melanoma ATF4 se povećavaju kao i translacija iRNK zbog fosforilacije eIF2α.[55] Ovaj lanac molekula dovodi do dva nivoa MITF supresije: prvo, ATF4 protein se vezuje i potiskuje transkripciju MITF-a i drugo, eIF2α blokira translaciju MITF vjerovatno inhibicijom eIF2B putem eIF2α.
MITF se također može direktno translacijski modificirati pomoću RNKhelikazeDDX3X.5' UTR MITF-a sadrži važne regulatorne elemente (IRES) koje prepoznaje, vezuje i aktivira DDX3X. Iako se 5' UTR MITF-a sastoji samo od nukleotidnog dijela od 123-nt, predviđa se da će se ovaj region savijati u energetski povoljne sekundarne strukture RNK, uključujući višegranate petlje i asimetrične izbočine što je karakteristika IRES elemenata. Aktivacija ove cis-regulatorne sekvence od putem DDX3X promovira ekspresiju MITF-a u ćelijama melanoma.[56]
^ ab"MITF gene". Genetics Home Reference. National Institutes of Health, U.S. Department of Health & Human Services.
^Lister JA, Robertson CP, Lepage T, Johnson SL, Raible DW (septembar 1999). "nacre encodes a zebrafish microphthalmia-related protein that regulates neural-crest-derived pigment cell fate". Development. 126 (17): 3757–67. doi:10.1242/dev.126.17.3757. PMID10433906.
^Delfgaauw J, Duschl J, Wellbrock C, Froschauer C, Schartl M, Altschmied J (novembar 2003). "MITF-M plays an essential role in transcriptional activation and signal transduction in Xiphophorus melanoma". Gene. 320: 117–26. doi:10.1016/s0378-1119(03)00817-5. PMID14597395.
^Luchin A, Purdom G, Murphy K, Clark MY, Angel N, Cassady AI, et al. (mart 2000). "The microphthalmia transcription factor regulates expression of the tartrate-resistant acid phosphatase gene during terminal differentiation of osteoclasts". Journal of Bone and Mineral Research. 15 (3): 451–60. doi:10.1359/jbmr.2000.15.3.451. PMID10750559. S2CID24064612.
^Aoki H, Moro O (septembar 2002). "Involvement of microphthalmia-associated transcription factor (MITF) in expression of human melanocortin-1 receptor (MC1R)". Life Sciences. 71 (18): 2171–9. doi:10.1016/S0024-3205(02)01996-3. PMID12204775.
^Hou L, Panthier JJ, Arnheiter H (decembar 2000). "Signaling and transcriptional regulation in the neural crest-derived melanocyte lineage: interactions between KIT and MITF". Development. 127 (24): 5379–89. doi:10.1242/dev.127.24.5379. PMID11076759.
^Mansky KC, Sulzbacher S, Purdom G, Nelsen L, Hume DA, Rehli M, Ostrowski MC (februar 2002). "The microphthalmia transcription factor and the related helix-loop-helix zipper factors TFE-3 and TFE-C collaborate to activate the tartrate-resistant acid phosphatase promoter". Journal of Leukocyte Biology. 71 (2): 304–10. PMID11818452.
^Sardiello M, Palmieri M, di Ronza A, Medina DL, Valenza M, Gennarino VA, et al. (juli 2009). "A gene network regulating lysosomal biogenesis and function". Science. 325 (5939): 473–7. doi:10.1126/science.1174447. PMID19556463. S2CID20353685.
^Xu W, Gong L, Haddad MM, Bischof O, Campisi J, Yeh ET, Medrano EE (mart 2000). "Regulation of microphthalmia-associated transcription factor MITF protein levels by association with the ubiquitin-conjugating enzyme hUBC9". Experimental Cell Research. 255 (2): 135–43. doi:10.1006/excr.2000.4803. PMID10694430.