苯基噁唑类化合物通过TRBP调控microRNA生物合成抑制肝癌转移的化学生物学研究

MicroRNA (miRNA) plays a key role in the occurrence of cancer metastasis, which makes regulation of miRNA biogenesis an important strategy to treat metastatic cancers including hepatocellular carcinoma (HCC). However, the mechanism of TRBP (trans-activation response element RNA-binding protein) in the regulation of miRNA biogenesis is still unclear, which limits our understanding of the function of miRNA isoforms (iso-miRNAs) with different length. Previously we identified benzyl oxazoles 3b as a first inhibitor of TRBP to inhibit the biogenesis of canonical miRNAs. In this study we will use 3b as a probe to study its structure-activity relationship to increase its activity and specificity in targeting TRBP; clarify the binding mode of 3b on TRBP by X-ray crystallographic analysis of 3b-TRBP complex; study the effects of TRBP on its binding with pre-miRNA, on the function of Dicer and Argonaute 2, and on the allosteric regulation of Dicer respectively to elucidate the mechanism of TRBP in regulating the expression of canonical miRNAs and iso-miRNAs; elucidate the function and mechanism of TRBP and iso-miRNAs on epithelial–mesenchymal transition-induced HCC metastasis. The purpose of this study is to reveal the new mechanism of TRBP in the regulation of miRNA biogenesis and iso-miRNA function in HCC metastasis, and provide new strategies for the diagnosis and treatment of HCC

微小RNA（miRNA）在肿瘤发生恶性转移中发挥重要作用，调控其生物合成是治疗肝癌等疾病的重要途径。对TRBP（转录响应元件RNA结合蛋白）介导的miRNA生物合成机制了解有限，制约了对miRNA亚型功能的认识。我们前期发现了第一个TRBP的化学小分子抑制剂-苯基噁唑类化合物3b。因此，本课题拟通过构效关系研究，提高3b靶向TRBP的特异性及活性；通过测定3b与TRBP复合物晶体结构等方法明确3b与TRBP的结合方式；通过对TRBP与pre-miRNA的结合，对Dicer和Argonaute 2功能的影响，以及对Dicer的变构调控等方面的研究，阐明TRBP调控miRNA生物合成的作用机制；研究TRBP对肝癌上皮-间质转化的影响及miRNA亚型在肝癌EMT转化中的功能和作用机制。旨在阐明TRBP调控miRNA生物合成的新机制、miRNA亚型在肝癌转移中的功能，提供肝癌诊断和治疗的新策略。

微小RNA（miRNA）在肿瘤发生恶性转移中发挥重要作用，调控其生物合成是治疗肝癌等疾病的重要途径。对TRBP（转录响应元件RNA结合蛋白）介导的miRNA生物合成机制了解有限，制约了对miRNA亚型功能的认识。我们通过研究发现苯基噁唑类小分子3b能广泛抑制包括miR-21在内的onco-miRs的表达，恢复miR-21靶蛋白的表达，从而抑制HCC细胞的增殖和上皮-间质转化(EMT)介导的肿瘤转移。机制上，3b可以与TRBP蛋白结合，其亲和性（KD～10 nM）远高于唯一的TRBP小分子激动剂enoxacin (KD～12.56 μM)，随后改变Dicer的活性和成熟miRNA的产生。3b影响了miRNA合成的精准性，改变了HCC细胞中的miRNA组和蛋白质组，并在两个原位肝癌小鼠模型中抑制了HCC的生长和转移。临床肝癌组织样本分析表明TRBP高表达与HCC患者的肿瘤发展和不良预后相关。这些揭示了TRBP在HCC肿瘤发生中未被认识的功能，支持3b作为HCC治疗的潜在治疗药物。我们进一步阐明了3b调控miRNA生物合成的构效关系，优化了3b的成药性。我们也发现了天然产物gomisin M1也具有调控miRNA生物合成的作用。进一步的研究表明，虽然该化合物与3b具有抗HCC增殖和转移的作用，其细胞内作用靶点同为TRBP，但是其作用机制与3b不同，例如增加了miR-21的表达，对EMT没有影响，而与被认为是TRBP激动剂的小分子药物enoxacin 更为类似，但其与TRBP的亲和性更好（KD～8.06 μM）。并通过结构优化获得了活性更好的化合物，从而为开发新型TRBP化学小分子调节剂奠定了基础。以上成果发现了目前世界上活性最好的TRBP小分子调节剂，阐明了TRBP调控miRNA生物合成的新机制，发现了TRBP通过调控miRNA参与肝癌转移中的功能，为肝癌诊断和治疗提供了新的策略。