程勝蓮,薛婧涵,淡 苗,朱文龍,周宏超,許信剛

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,陜西楊凌 712100)

DDX5作為一種重要的RNA解螺旋酶,在生物體的生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用,其在基因表達(dá)調(diào)控、RNA代謝和病毒感染等方面的作用已得到廣泛研究。近年來的研究表明,DDX5在腫瘤中的作用機(jī)制備受關(guān)注,它與多種癌癥的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān),如在乳腺癌、肝癌、結(jié)直腸癌、胃癌等多種腫瘤中,DDX5的表達(dá)水平顯著升高,可以作為潛在的治療靶點(diǎn)和治療監(jiān)測(cè)指標(biāo)。然而,對(duì)于DDX5在腫瘤中的具體作用機(jī)制仍不完全清楚。本文將綜合近年來的研究成果,介紹DDX5的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物學(xué)功能,并著重討論其在腫瘤中的作用機(jī)制,為深入理解DDX5在腫瘤中的作用機(jī)制以及探索其作為治療靶點(diǎn)的潛力提供參考。

1 DDX5的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

DDX5屬于RNA解螺旋酶死盒蛋白家族中的一員, 之所以命名為死盒蛋白家族,是因?yàn)樗牡?個(gè)基序具Asp-Glu-Ala-Asp的特征氨基酸殘基序列。 RNA解螺旋酶死盒蛋白家族催化雙鏈RNA的ATP依賴性解旋,其成員參與RNA調(diào)節(jié)的細(xì)胞過程,例如mRNA的前體加工,RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)降解等[1-2]。DDX5的調(diào)控基因位于染色體17 q21,含有13個(gè)外顯子[3]。DDX5解螺旋酶核心包含9個(gè)保守模序Q、Ⅰ、Ⅰa、Ⅰb、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ,其主要的功能是對(duì)RNA結(jié)合、ATP的結(jié)合與水解、分子間作用等進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中Q基序不僅參與ATP水解時(shí)蛋白分子構(gòu)象變化過程,而且對(duì)單鏈RNA的結(jié)合不可或缺;基序Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ一起構(gòu)成ATP酶及解螺旋酶活性的核心并調(diào)節(jié)酶的活性; 而基序Ⅰa、Ⅰb和Ⅳ控制RNA結(jié)合以及調(diào)節(jié)蛋白分子構(gòu)型變化,其中,保證RNA結(jié)合的關(guān)鍵就是基序Ⅴ和Ⅵ。DDX5的核心分為D1結(jié)構(gòu)域和D2結(jié)構(gòu)域兩個(gè)RecA樣結(jié)構(gòu)域。D1結(jié)構(gòu)由基序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Q基序組成。Q基序位于催化活性中心的N端。它可以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)與RNA基質(zhì)之間的親和力,從而影響RNA解旋酶的活性。同時(shí),基序Ⅰ和基序Ⅱ可以與ATP結(jié)合,當(dāng)ATP被水解時(shí),大量能量被釋放,并通過模體Ⅲ與RNA解旋酶結(jié)合。 D2結(jié)構(gòu)由模體Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ組成,主要是在底物的結(jié)合過程中起作用[4]。

2 DDX5的生物學(xué)功能

2.1 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)

DDX5在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。它參與了RNA聚合酶Ⅱ復(fù)合物的裝配和轉(zhuǎn)錄前復(fù)合物的形成[5]。 DDX5還可通過調(diào)節(jié)多種致癌轉(zhuǎn)錄因子如 β-連環(huán)蛋白、雌激素受體-α、雄激素受體等的活性和定位,從而影響基因的轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而在癌癥發(fā)生和發(fā)展中的重要作用,如在前列腺癌中,DDX5可以與雄激素受體相互作用,增強(qiáng)雄激素受體的轉(zhuǎn)錄活性,從而促進(jìn)前列腺癌的進(jìn)展[6]。 DDX5還能夠識(shí)別RNA序列特異性元件,如TATA盒和CAAT盒,從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平[7]。

2.2 RNA代謝

DDX5在RNA代謝中也發(fā)揮著重要作用,參與了RNA剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)過程,同時(shí)促進(jìn)RNA穩(wěn)定性以及調(diào)節(jié)miRNA的生物合成和功能。在RNA剪接時(shí),DDX5在剪接復(fù)合物中與剪接因子相互作用,并幫助RNA剪接體識(shí)別和選擇剪接位點(diǎn)。DDX5還能夠調(diào)節(jié)剪接體的活性和定位,從而影響RNA剪接的效率和精度[8]。而在RNA轉(zhuǎn)運(yùn)過程中,DDX5可以與核孔復(fù)合物和RNA轉(zhuǎn)運(yùn)因子相互作用,幫助RNA跨越核孔,進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),并參與到mRNA定位和局部翻譯等過程中。此外,在RNA穩(wěn)定性調(diào)控中,它能夠與RNA結(jié)合并調(diào)節(jié)RNA的穩(wěn)定性,例如,DDX5與RNA解旋酶RCK在RNA降解過程中發(fā)揮著協(xié)同作用,促進(jìn)RNA的快速分解。此外,DDX5還可以影響RNA的3′端加工和修飾,從而影響RNA的穩(wěn)定性和功能[9]。DDX5的另外一個(gè)重要功能是調(diào)控miRNA加工和功能。DDX5不僅在miRNA的核加工階段即將pri-miRNA轉(zhuǎn)化為miRNA而且在細(xì)胞質(zhì)成熟階段都至關(guān)重要[10]。

2.3 其他生物學(xué)功能

DDX5還具有其他多種功能,例如,在翻譯過程中,它可以與核糖體結(jié)合并促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。此外,DDX5還可以調(diào)節(jié)翻譯的啟動(dòng)和終止,從而影響翻譯的效率和準(zhǔn)確性[11]。而近年的研究表明[12],DDX5還能夠參與DNA修復(fù)過程。DDX5可以與DNA修復(fù)蛋白如核苷酸切割修復(fù)酶和同源重組修復(fù)蛋白相互作用,通過參與DNA修復(fù)蛋白的定位和活性調(diào)節(jié),影響DNA雙鏈斷裂的修復(fù)過程。此外,DDX5還能參與病毒復(fù)制,抑制病毒增殖。有研究表明[13],用豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)感染Marc-145細(xì)胞,同時(shí)使用siRNA沉默Marc-145細(xì)胞的DDX5基因表達(dá)后,病毒復(fù)制水平升高,且病毒基因組RNA和長(zhǎng)鏈亞基因組RNA的轉(zhuǎn)錄水平顯著提高。結(jié)果表明,DDX5參與病毒復(fù)制的轉(zhuǎn)錄過程,抑制病毒增殖。

除了以上所述,DDX5在促進(jìn)核糖體的生物合成[14]、核糖體的組裝[15]和早期器官的發(fā)育和成熟[16]等方面也發(fā)揮了重要作用。

3 DDX5在腫瘤中的作用機(jī)制

3.1 DDX5的表達(dá)與腫瘤進(jìn)展

多項(xiàng)研究表明,DDX5的表達(dá)與多種腫瘤的進(jìn)展和預(yù)后密切相關(guān)。例如,DDX5在結(jié)直腸癌、乳腺癌和前列腺癌等多種腫瘤中高表達(dá),并與腫瘤的惡性程度和預(yù)后相關(guān)。此外,DDX5的表達(dá)也與化療敏感性和耐藥性相關(guān),如喜樹堿可誘導(dǎo)DDX5降解從而增加骨肉瘤對(duì)喜樹堿的耐藥性[17]。

3.2 DDX5在腫瘤中的作用機(jī)制

3.2.1 DDX5參與Wnt/β-catenin信號(hào)通路 Wnt/β-catenin信號(hào)通路是一種重要的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑,參與多種生物學(xué)過程,包括胚胎發(fā)育、組織再生以及成人細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化等[18]。這個(gè)信號(hào)通路在多種腫瘤中發(fā)揮著重要作用,包括結(jié)直腸癌[19]、非小細(xì)胞肺癌[20]、乳腺癌[21]和甲狀腺癌[22]等。

研究表明,DDX5在Wnt/β-catenin信號(hào)通路中扮演著重要的角色。DDX5可以直接調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號(hào)通路的活性,促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。DDX5與β-catenin相互作用,促進(jìn)其穩(wěn)定性,并參與到Wnt/β-catenin信號(hào)通路下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[19-22]。

此外,DDX5還可以與β-catenin相互作用,促進(jìn)前列腺癌中的基因轉(zhuǎn)錄。DDX5是前列腺癌中重要的雄激素受體轉(zhuǎn)錄共激活因子,在晚期疾病中過度表達(dá)。β-catenin是一種具有重要結(jié)構(gòu)和信號(hào)功能的多功能蛋白,在前列腺癌中上調(diào)并類似于DDX5,與雄激素受體相互作用以共同激活雄激素受體靶基因的表達(dá)。值得注意的是,DDX5與核β-catenin形成復(fù)合物并促進(jìn)結(jié)腸癌中的基因轉(zhuǎn)錄,表明這兩種蛋白質(zhì)在癌癥進(jìn)展中存在功能性相互作用[23]。

3.2.2 DDX5參與NF-κB信號(hào)通路 NF-κB信號(hào)通路是一種重要的炎癥和免疫應(yīng)答信號(hào)通路,在許多生物學(xué)過程中扮演著關(guān)鍵的角色[24]。研究表明在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和結(jié)腸腺癌中,DDX5可以參與NF-κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié),并對(duì)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展產(chǎn)生影響[25]。研究表明,DDX5能夠直接與NF-κB亞基相互作用,并促進(jìn)其核轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)錄因子活性。DDX5在這一過程中的具體作用包括增強(qiáng)NF-κB的穩(wěn)定性和DNA結(jié)合能力,從而增強(qiáng)NF-κB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性[26]。此外,研究還發(fā)現(xiàn),DDX5的表達(dá)水平與NF-κB信號(hào)通路的活性密切相關(guān)。DDX5的過度表達(dá)可以增強(qiáng)NF-κB信號(hào)通路的活性,從而促進(jìn)炎癥和腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。相反,DDX5的缺失或下調(diào)則會(huì)減弱NF-κB信號(hào)通路的活性,從而抑制炎癥和腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[27]。

3.2.3 DDX5參與p53信號(hào)通路 p53信號(hào)通路是細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期調(diào)控的重要信號(hào)通路,p53在細(xì)胞DNA損傷或其他應(yīng)激反應(yīng)時(shí)會(huì)被激活,促進(jìn)凋亡或阻止細(xì)胞周期的進(jìn)程,此外,p53信號(hào)通路在腫瘤抑制中起著至關(guān)重要的作用[28]。DDX5可以直接與p53相互作用,并影響其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性。在p53激活時(shí),DDX5與p53形成復(fù)合物,促進(jìn)其穩(wěn)定性,并增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性。同時(shí),DDX5還能影響p53的核定位和翻譯后修飾,進(jìn)一步影響其活性和功能[29]。DDX5對(duì)p53信號(hào)通路的影響對(duì)于腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移有重要意義。DDX5的過表達(dá)可以抑制p53的功能,促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。此外,DDX5還能夠與其他調(diào)節(jié)p53信號(hào)通路的蛋白相互作用,進(jìn)一步影響p53的功能[30]。因此,DDX5在p53信號(hào)通路中的作用機(jī)制對(duì)于腫瘤的治療具有重要的指導(dǎo)意義。

3.3 DDX5在腫瘤中的作用

3.3.1 DDX5積累抑制細(xì)胞自噬而加重肝細(xì)胞癌 熱休克蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)可促進(jìn)RNA解旋酶DDX5積累,通過抑制自噬而加重肝細(xì)胞癌[31]。HSP90是一種重要的分子伴侶,參與許多與細(xì)胞生長(zhǎng)或存活有關(guān)的蛋白質(zhì)的構(gòu)象成熟和穩(wěn)定。RNA解旋酶DDX5作為轉(zhuǎn)錄協(xié)同調(diào)節(jié)因子,在大多數(shù)惡性腫瘤中過度表達(dá),并促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)。HSP90直接與DDX5相互作用,并在AMPK/ULK1調(diào)節(jié)的自噬途徑中抑制DDX5蛋白降解。隨后DDX5蛋白的積累通過激活β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌的惡性表型。在小鼠肝癌異種移植模型中,DDX5的沉默或HSP90抑制劑的治療均阻止了體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)。高水平的HSP90和DDX5蛋白與不良預(yù)后相關(guān)。HSP90與DDX5蛋白相互作用,隨后保護(hù)DDX5蛋白免受AMPK/ULK1調(diào)節(jié)的自噬降解。因此,DDX5和HSP90是肝癌的潛在治療靶點(diǎn)。

3.3.2 DDX5在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后修飾中的作用 如前所述,DDX5具有多種功能,其作為一種核RNA結(jié)合蛋白,在細(xì)胞中參與到多種核酸代謝過程中。在轉(zhuǎn)錄過程中,DDX5能夠與RNA結(jié)合,并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子的活性,增強(qiáng)基因的表達(dá)。此外,DDX5參與到RNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)中,可以通過與RNA結(jié)合,促進(jìn)其穩(wěn)定性,從而增強(qiáng)基因的表達(dá)。同時(shí),DDX5還可以通過與RNA結(jié)合并調(diào)節(jié)RNA剪接,影響RNA的翻譯和功能。除上所述,DDX5還能夠與組蛋白修飾酶相互作用,影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和染色質(zhì)的可訪問性。組蛋白修飾是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的一種重要方式,包括乙酰化、甲基化等修飾方式。DDX5可以與組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶相互作用,并調(diào)節(jié)組蛋白的甲基化水平,從而影響基因的表達(dá)。此外,DDX5還可以與組蛋白去乙?；赶嗷プ饔?影響組蛋白去乙?；?從而影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和可訪問性,進(jìn)而影響基因的表達(dá)[32]?？偟膩碚f,DDX5在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后修飾中的作用十分復(fù)雜,可以通過多種機(jī)制影響基因的表達(dá)和調(diào)控,其參與到基因的調(diào)控中,對(duì)于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展具有重要的作用。

3.4 DDX5在腫瘤免疫治療中的作用

免疫治療是一種新型的腫瘤治療方法,DDX5也在其中發(fā)揮了作用。DDX5可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的免疫識(shí)別和免疫逃逸機(jī)制,從而影響腫瘤免疫治療的療效[33]。DDX5可以通過多種機(jī)制影響腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸,包括:①影響腫瘤細(xì)胞的抗原遞呈和MHC分子的表達(dá);②調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的免疫檢查點(diǎn)分子的表達(dá);③參與腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)等。

3.5 DDX5在腫瘤治療中的應(yīng)用

3.5.1 DDX5作為治療靶點(diǎn) 鑒于DDX5在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要作用,DDX5已成為一種潛在的治療靶點(diǎn)[34]。一些藥物和化合物已被開發(fā)出來,可以通過抑制DDX5的活性來抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。例如,一種名為RK-33的小分子化合物可以抑制DDX5的ATP酶活性,從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[35]。

3.5.2 DDX5作為治療監(jiān)測(cè)指標(biāo) DDX5的表達(dá)水平可以作為腫瘤治療的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。例如,在胃癌治療中,DDX5的表達(dá)水平與患者的預(yù)后密切相關(guān),高表達(dá)的DDX5預(yù)示著不良預(yù)后[36]。因此,監(jiān)測(cè)DDX5的表達(dá)水平可以幫助預(yù)測(cè)腫瘤治療的效果和預(yù)后。

4 展望

近年來的研究表明,RNA解螺旋酶DDX5在腫瘤中扮演著至關(guān)重要的角色,它不僅影響腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和治療敏感性等生物學(xué)行為,還可能參與調(diào)控一系列與腫瘤發(fā)展相關(guān)的關(guān)鍵過程。然而,對(duì)于DDX5的作用機(jī)制還存在許多未解之謎,需要更深入地研究來揭示其與腫瘤發(fā)展相關(guān)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。有幾個(gè)方面值得未來的研究集中關(guān)注:首先,需要深入了解DDX5在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、凋亡和DNA修復(fù)等方面的具體作用機(jī)制,這將有助于更全面地理解DDX5在腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的功能和調(diào)控機(jī)制。其次,應(yīng)該研究DDX5與其他分子的相互作用關(guān)系。DDX5可能與許多其他蛋白質(zhì)和RNA分子相互作用,從而調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為,深入了解這些相互作用關(guān)系將有助于建立起更完整的腫瘤發(fā)展的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型。最后,需要探索DDX5在腫瘤治療中的應(yīng)用前景,特別是針對(duì)DDX5的靶向治療策略。深入了解DDX5與腫瘤發(fā)展的關(guān)聯(lián),有望為提供更精準(zhǔn)、個(gè)體化的抗腫瘤治療方案提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)?？傊?通過深入研究DDX5的作用機(jī)制,既可以揭示腫瘤發(fā)展的機(jī)制,又可以為開發(fā)針對(duì)DDX5的靶向治療策略提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo),這將有助于促進(jìn)腫瘤醫(yī)學(xué)的發(fā)展,提高抗癌治療的效果,為患者帶來更多的希望。