背景:结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)是常见的消化系统恶性肿瘤,其发病率与致死率在全球范围内均排名前三。早期治疗一般采取手术切除,然而晚期治疗手段有限,预后较差,部分原因是结直肠癌发生侵袭和转移的分子机制复杂,尚缺乏有效的治疗靶点。因此,研究结直肠癌细胞发生侵袭和转移的分子机制,设计新的治疗方案对预防或治疗该疾病具有极其重要的临床意义。三基序蛋白21(Tripartite Motif Containing 21,TRIM21),作为一种广泛存在的E3泛素连接酶,参与细胞代谢、胞质分裂和氧化还原等多种重要的生理过程。近年来,研究表明TRIM21在肿瘤的发生发展中发挥重要的作用。虽然最近的研究发现TRIM21在炎症相关性肠癌发生中发挥重要调控作用。然而,TRIM21在结肠癌演进环节(肿瘤转移阶段)中扮演着怎样的角色仍不清楚,亟待深入研究。Hippo-Yap信号转导的异常与多种肿瘤的发生发展密切相关。Yap作为Hippo信号通路中关键的转录共激活因子,Empagliflozin抑制剂其异常表达和细胞核内活性在驱动肿瘤发生发展中发挥重要作用。因此,靶向抑制Yap的细胞核内活性成为抗肿瘤药物开发的重要策略。然而,目前的抗Yap药物维替泊芬虽然能通过靶向Yap/Taz的相互作用抑制肿瘤生长,但由于其广泛的转录阻断作用,在患者体内引起严重的毒性和副作用。因此,靶向Yap的上游调控分子也许更具有药物开发的优势。方法:采用体外细胞培养、体内小鼠模型和肿瘤组织学方法研究TRIM21在结直肠癌侵袭转移中的作用。采用Western blot、qPCR、免疫共沉淀、免疫组化、分子克隆等分子生物学方法研究TRIM21的调控机制。对FDA(Food and Drug Administration)批准的药物进行基于TRIM21蛋白结构的虚拟筛选,以筛选和鉴定TRIM21的潜在调节药物。通过结构分析和生化分析对维拉佐酮(Vilazodone)的功能进行评价。结果:通过免疫共沉淀实验,我们发现TRIM21与MST2之间存在直接相互作用;通PF-02341066体内实验剂量过分子克隆构建TRIM21以及MST2的截短突变,我们明确了 TRIM21的PHereditary ovarian cancerRY-SPRY结构域和MST2的LINKER结构域是两者结合的关键结构域。分子对接和分子生化实验揭示MST2蛋白中的第366位缬氨酸(V366)是维持TRIM21/MST2相互作用的关键氨基酸。机制研究进一步揭示,TRIM21能够通过与MST2的直接相互作用催化MST2发生泛素化修饰,进而促进MST2同源二聚体形成,并进一步增强其激酶活性。基于此,我们建立了针对靶向TRIM21蛋白的计算机虚拟筛选小分子模型。我们筛选出抗抑郁药物维拉佐酮具有直接靶向TRIM21蛋白,抑制Yap活性的作用。结肠癌患者类器官模型以及小鼠肺转移模型进一步证实维拉佐酮具有显著的抗结肠癌细胞浸润和转移的活性,这一抗肿瘤活性依赖于TRIM21。结论:在本研究中,我们揭示了 TRIM21通过激活Hippo信号通路中的核心激酶MST2抑制结直肠癌细胞侵袭和转移的分子机制;同时我们筛选出抗抑郁药维拉佐酮能够通过与TRIM21蛋白的直接结合增强TRIM21与MST2的相互作用,激活Hippo信号,进而削弱Yap的癌基因活性,抑制结肠癌细胞浸润和转移。这一研究将会为进展期结肠癌的治疗提供新的理论基础,也为将来开发具有我国自主知识产权的靶向型抗肿瘤药物提供知识积累。