小眼症関連転写因子

小眼症関連転写因子は、クラスE基本ヘリックスループヘリックスタンパク質32またはbHLHe32としても知られており、ヒトではMITF遺伝子によってコードされるタンパク質である。

MITFは、メラノサイト、破骨細胞、肥満細胞など多くの種類の細胞の系統特異的な経路制御に関与する基本ヘリックス・ループ・ヘリックスロイシンジッパー転写因子である。^{[ 5 ]}「系統特異的」という用語は、MITFに関連しており、特定の細胞型にのみ存在する遺伝子または形質を意味する。したがって、MITFは、正常な細胞前駆細胞の生存と生理機能に特に必要なシグナル伝達カスケードの再構築に関与している可能性がある。^{[ 6 ]}

MITFは、転写因子EB（ TFEB）、TFE3、TFECとともに、関連するbHLHZipタンパク質のサブファミリーに属し、転写因子MiT-TFEファミリーと呼ばれています。^{[ 7 ] [ 8 ]}これらの因子は、安定したDNA結合ホモ二量体およびヘテロ二量体を形成することができます。^{[ 9 ]} MITFをコードする遺伝子はマウスのmi遺伝子座に存在し、^{[ 10 ]}その腫瘍促進標的には、細胞死、DNA複製、修復、有糸分裂、マイクロRNA産生、膜輸送、ミトコンドリア代謝などに関与する因子が含まれます。^{[ 11 ]}この遺伝子の変異は、難聴、骨量減少、小眼球症、および色素沈着の乏しい眼球と皮膚をもたらします。^{[ 12 ]} ヒトにおいては、MITFがメラノサイトにおける正常なメラニン合成に不可欠な様々な遺伝子の発現を制御することが知られているため、MITFの変異はメラノーマ、ワールデンブルグ症候群、ティーツ症候群などの疾患を引き起こす可能性がある。^{[ 13 ]}その機能は、ゼブラフィッシュ^{[ 14 ]}やキシフォフォルス^{[ 15 ]}などの魚類を含む脊椎動物全体で保存されている。

MITFを理解することは、特定の系統特異的な癌やその他の疾患がどのように進行するかを理解する上で必要である。さらに、現在および将来の研究は、癌予防のためにこの転写因子メカニズムを標的とする潜在的な道筋につながる可能性がある。^{[ 16 ]}

MITF recognizes E-box (CAYRTG) and M-box (TCAYRTG or CAYRTGA) sequences in the promoter regions of target genes. Known target genes (confirmed by at least two independent sources) of this transcription factor include,

マイクロアレイ研究によって特定された追加の遺伝子（上記の標的を確認したもの）には、次のものが含まれる。^{[ 22 ]}

LysRS - _Ap4A -MITFシグナル伝達経路は、肥満細胞で最初に発見されました。肥満細胞では、アレルゲン刺激によってAマイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）経路が活性化されます。免疫グロブリンEが高親和性IgE受容体（FcεRI）に結合することで、カスケード反応が開始されます。

リジルtRNA合成酵素（LysRS）は通常、マルチ合成酵素複合体に存在します。この複合体は、9種類のアミノアシルtRNA合成酵素と3種類の足場タンパク質から構成され、非触媒的なシグナル伝達機能を持つことから「シグナロソーム」と呼ばれています。^{[ 40 ]}活​​性化後、LysRSはMAPK依存的にセリン207でリン酸化されます。 ^{[ 41 ]}このリン酸化により、LysRSは立体構造を変化させ、複合体から解離して核内へ移行し、そこでコードするヒスチジン三量体ヌクレオチド結合タンパク質1（HINT1）と結合してMITF-HINT1阻害複合体を形成します。立体構造の変化により、LysRSの活性はリジンtRNAのアミノアシル化からジアデノシン四リン酸（Ap4A）の生成へと切り替わります。 Ap4Aは、5'-5'テトラリン酸架橋を介して別のアデノシンに結合したアデノシンであり、HINT1に結合すると、MITFが阻害複合体から解放され、標的遺伝子の転写が可能になります。^{[ 42 ]}具体的には、Ap4AはHINT1分子をフィラメント状に重合させます。この重合によりMITFとの界面がブロックされ、2つのタンパク質の結合が阻害されます。このメカニズムはAp4A分子のリン酸架橋の正確な長さに依存するため、ATPやAMPなどの他のヌクレオチドは影響を与えません。^{[ 43 ]}

MITFはメラノサイトの不可欠な構成要素でもあり、メラニン生成能を持つ多数のタンパク質の発現を調節します。一定レベルでのMITFの継続的な発現は、メラノーマ細胞が増殖、生存し、メラノーマ関連抗原（melan-A）のT細胞認識を介して宿主免疫細胞による検出を回避するために必要な要因の1つです。^{[ 44 ]} HINT1分子の翻訳後修飾は、Ap4Aの結合だけでなくMITF遺伝子発現にも影響を与えることが示されています。^{[ 45 ]} HINT1自体の変異は、軸索神経障害の原因であることが示されています。^{[ 46 ]}  調節機構は、Nudixタイプ2酵素ファミリー（NUDT2）のメンバーであるジアデノシンテトラリン酸ヒドロラーゼ酵素に依存しており、Ap4Aを切断し、HINT1をMITFに結合させ、それによってMITF転写遺伝子の発現を抑制します。^{[ 47 ]} NUDT2自体もヒト乳癌と関連していることが示されており、細胞増殖を促進する。^{[ 48 ]}この酵素は17 kDaの大きさで、核と細胞質の間を自由に拡散できるため、核内に存在する。また、肥満細胞の免疫刺激時にインポーチンβのN末端ドメインと直接相互作用することで、核内に能動的に輸送されることも示されている。LysRS-Ap4A-MITFシグナル伝達経路がMITF転写活性の制御に不可欠な側面であることを示す証拠が増えつつある。^{[ 49 ]}

イソプロテレノールによる LysRS-Ap4A-MITF シグナル伝達経路の活性化は心筋細胞で確認されている。心臓特異的な MITF アイソフォームは心臓の成長と肥大の主要な調節因子であり、心臓の成長とβ アドレナリン刺激に対する心筋細胞の生理的反応に関与している。 ^{[ 50 ]}

MITFは、いくつかのセリンおよびチロシン残基でリン酸化される。 ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}セリンリン酸化は、MAPK/BRAF/ERK、受容体チロシンキナーゼKIT、GSK-3、mTORなどのいくつかのシグナル伝達経路によって制御される。さらに、PI3K、AKT、SRC、P38などのいくつかのキナーゼもMITFリン酸化の重要な活性化因子である。^{[ 54 ]}対照的に、チロシンリン酸化は、KIT癌遺伝子変異D816Vの存在によって誘導される。^{[ 53 ]}このKIT ^D816V経路は、 SRCタンパク質ファミリー活性化シグナル伝達に依存する。メラノーマで頻繁に変化するMAPK/BRAF経路およびGSK-3経路によるセリンリン酸化の誘導は、MITFの核外輸送を制御し、それによって核内のMITF活性を低下させる。^{[ 55 ]}同様に、KIT癌遺伝子変異D816Vの存在によって媒介されるチロシンリン酸化も細胞質内のMITFの存在を増加させる。^{[ 53 ]}

ほとんどの転写因子は、タンパク質間相互作用によって他の因子と協調して機能します。MITFと他のタンパク質との結合は、MITFを介した転写活性の調節において重要なステップです。よく研究されているMITFの相互作用には、MAZR、PIAS3、Tfe3、hUBC9、PKC1、LEF1との相互作用などがあります。これらの多様な構造を調べることで、細胞内におけるMITFの多様な役割についての洞察が得られます。

Myc関連亜鉛フィンガータンパク質関連因子（MAZR）はMITFのZipドメインと相互作用する。MAZRとMITFが一緒に発現すると、mMCP-6遺伝子のプロモーター活性が増加する。MAZRとMITFは一緒にmMCP-6遺伝子を転写活性化する。MAZRはMITFと関連して肥満細胞の表現型発現にも関与している。^{[ 56 ]}

PIAS3は、 STAT3のDNA結合活性を阻害することによって作用する転写阻害因子である。PIAS3はMITFと直接相互作用し、STAT3はPIAS3とMITFの相互作用を妨げない。PIAS3はMITFの転写活性を抑制する重要な分子として機能する。これは、肥満細胞とメラノサイトの発達を考える上で重要である。^{[ 57 ]}

MITF、TFE3、TFEBは、基本ヘリックス・ループ・ヘリックス・ロイシンジッパーファミリーの転写因子の一部です。^{[ 7 ] [ 9 ]}この転写因子ファミリーによってコードされる各タンパク質は、DNAに結合することができます。MITFはメラノサイトと眼の発達に必要であり、新しい研究では、TFE3も破骨細胞の発達に必要であり、その機能はMITFと重複していることが示唆されています。両方の遺伝子の同時喪失は重度の骨硬化症を引き起こし、MITFと転写因子ファミリーの他のメンバーとの相互作用を示しています。^{[ 58 ] [ 59 ]}一方、TFEBはリソソーム生合成とオートファジーのマスターレギュレーターと呼ばれています。^{[ 60 ] [ 61 ]}興味深いことに、メラノーマでは、MITF、TFEB、TFE3が飢餓誘導オートファジーの調節においてそれぞれ異なる役割を果たしていることが報告されています。^{[ 62 ]}さらに、MITFタンパク質とTFEBタンパク質は、互いのmRNAおよびタンパク質の発現を直接制御し、その細胞内局在と転写活性は、mTORシグナル伝達経路などの同様の調節を受ける。^{[ 8 ]}

UBC9はユビキチン結合酵素であり、そのタンパク質はMITFと結合する。hUBC9はSENTRIN/SUMO1と優先的に作用することが知られているが、in vitro解析ではMITFとの実際の結合がより強いことが示された。hUBC9はメラノサイト分化の重要な調節因子である。そのために、hUBC9はMITFをプロテアソーム分解の標的とする。^{[ 63 ]}

プロテインキナーゼC相互作用タンパク質1（PKC1）はMITFと結合する。細胞が活性化すると、両者の結合は減少する。このとき、MITFはPKC1から解離する。細胞質と核に存在するPKC1自体には、既知の生理機能はない。しかし、MITFの転写活性を抑制する能力があり、生体内ではMITF誘導転写活性の負の調節因子として機能することができる。^{[ 64 ]}

MITFとリンパ球増強因子（LEF-1）の機能的協力により、初期メラノブラストマーカーであるドーパクロムタウトメラーゼ遺伝子プロモーターの相乗的な転写活性化が起こる。LEF-1はWntシグナル伝達による調節過程に関与している。LEF-1はTFE3などのMITF関連タンパク質とも協力する。MITFはLEF-1の調節因子であり、この調節により多くの細胞でWntシグナルの効率的な伝達が保証される。^{[ 28 ]}

Translational regulation of MITF is still an unexplored area with only two peer-reviewed papers (as of 2019) highlighting the importance.^[65][66] During glutamine starvation of melanoma cells ATF4 transcripts increases as well as the translation of the mRNA due to eIF2α phosphorylation.^[65] This chain of molecular events leads to two levels of MITF suppression: first, ATF4 protein binds and suppresses MITF transcription and second, eIF2α blocks MITF translation possibly through the inhibition of eIF2B by eIF2α.

MITF can also be directly translationally modified by the RNA helicase DDX3X.^[66] The 5' UTR of MITF contains important regulatory elements (IRES) that is recognized, bound and activated by DDX3X. Although, the 5' UTR of MITF only consists of a nucleotide stretch of 123-nt, this region is predicted to fold into energetically favorable RNA secondary structures including multibranched loops and asymmetric bulges that is characteristics of IRES elements. Activation of this cis-regulatory sequences by DDX3X promotes MITF expression in melanoma cells.^[66]

• Microphthalmia
• Splashed white

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）における「小眼球症関連転写因子」