DDX家族與Wnt信號通路

趙蓓蓓 郎元君 周建峰 李筠 劉云章

[摘要]?DEAD-box（DDX）水解酶在細(xì)胞內(nèi)對RNA新陳代謝過程起著至關(guān)重要的作用，這些蛋白通常以異源多聚體形式來發(fā)揮功能，像剪切體和真核生物翻譯起始復(fù)合物等。DDX蛋白的突變或表達(dá)下調(diào)與許多疾?。òò┌Y）的發(fā)生有關(guān)。Wnt信號通路是一條在進(jìn)化上高度保守的信號通路，在胚胎發(fā)育、腫瘤發(fā)生、干細(xì)胞維持等多個生理病理過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。考慮到DDX蛋白突變或表達(dá)下調(diào)以及Wnt信號通路異常激活均與包括癌癥在內(nèi)的許多疾病的發(fā)生密切相關(guān)，因此，本文就DDX蛋白與Wnt信號通路的關(guān)系進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]?DEAD-box RNA解旋酶類;Wnt信號通路;腫瘤;綜述

[中圖分類號]?R345.57

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]?A

[文章編號]??2096-5532（2019）01-0124-03

水解酶能通過水解ATP來結(jié)合或修飾核酸及核酸與蛋白復(fù)合物[1]。所有類型的細(xì)胞生物和許多病毒都能編碼水解酶[2]。事實上所有的生命過程都需要DNA或RNA來招募一種或多種水解酶。水解酶在功能上的缺陷與許多疾病如癌癥、發(fā)育缺陷、神經(jīng)退行性疾病等有關(guān)[3]。水解酶可以被分為幾個超家族（SFs），本文介紹的DEAD-box（DDX）水解酶家族屬于SF2[4]。所有的DDX家族蛋白都包含9 個保守的基序：Q、Ⅰ[KG-*4]、Ⅰa、Ⅰb、Ⅱ[KG-*4]、Ⅲ[KG-*4]、Ⅳ[KG-*4]、Ⅴ[KG-*4]、Ⅵ。DDX家族因都具有氨基酸序列Asp-Glu-Ala-Asp（D-E-A-D）而得名，這個特有的氨基酸序列在其第Ⅱ基序上。該序列對于水解酶發(fā)揮ATP結(jié)合和水解以及RNA結(jié)合和解旋活性都是必不可少的[5]。所有的DDX蛋白在結(jié)構(gòu)上是高度保守的，有ATP結(jié)合位點和RNA結(jié)合位點[6]。DDX蛋白家族成員眾多，現(xiàn)在對于DDX家族成員與Wnt信號通路的關(guān)系研究主要集中在DDX3和DDX5，因此，本文著重介紹DDX3和DDX5與Wnt信號通路的關(guān)系。

1?DDX3與Wnt信號通路

DDX3有DDX3X和DDX3Y兩個成員。DDX3X基因位于X染色體的XP11.4區(qū)域，在多種組織中都有表達(dá)[7]。在卵巢和胚胎中主要是DDX3X表達(dá)，這說明DDX3X在卵巢和胚胎中獨立地發(fā)揮RNA水解酶的作用。DDX3Y基因位于Y染色體的AZFa區(qū)域（Y染色體3個獨立結(jié)構(gòu)區(qū)域中的1個）[8]。DDX3Y缺失會導(dǎo)致精細(xì)胞明顯減少甚至完全缺失，表明DDX3Y對于精子的發(fā)生有重要作用。兩個基因在睪丸中轉(zhuǎn)錄水平均較高，但在蛋白水平上卻有明顯的不同[9]。DDX3Y表達(dá)限制在雄性的精子中而DDX3X則表達(dá)在所有組織中[10]。

Wnt信號通路在多細(xì)胞生物體的發(fā)育和疾病特別是癌癥的發(fā)生中，起著重要的作用。在Wnt/β-catenin信號通路中酪氨酸激酶1（CK1）的作用很重要，它既可以激活Wnt信號通路又可以抑制Wnt信號通路[11]。人類編碼CK1蛋白激酶家族的基因共有6個，分別為CK1α、CK1γ1、CK1γ2、CK1γ3、CK1δ和CK1。其中，CK1ε在Wnt/β-catenin信號通路中的作用在進(jìn)化上高度保守，主要是結(jié)合并磷酸化disheveled（Dvl）[12]。

CRUCIAT等[13]利用細(xì)胞為基礎(chǔ)的RNA干擾來篩選Wnt/β-catenin信號通路新的調(diào)節(jié)因子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了DDX3。DDX3能夠影響爪蟾神經(jīng)中樞系統(tǒng)的前后體軸的形成方式，在線蟲中也能影響成神經(jīng)細(xì)胞的遷移。其作用機(jī)制是：Wnt信號通路被激活能夠招募DDX3到CK1ε上，CK1ε被別構(gòu)激活并和DDX3相互協(xié)作來磷酸化Dvl，而這又能夠促進(jìn)Wnt受體復(fù)合體在Dvl上的聚集，抑制降解復(fù)合體的形成，從而激活Wnt信號通路。

另外，DDX3還能通過Rac1來調(diào)節(jié)β-catenin的穩(wěn)定性，這個過程是依賴其水解酶活性的[14]。

DDX3還被發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌中發(fā)揮癌基因的作用。之前有研究表明，小分子抑制物RK-33能夠結(jié)合到DDX3的ATP結(jié)合結(jié)構(gòu)域上抑制其RNA解旋酶的活性，從而通過抑制DDX3來抑制Wnt信號通路。有研究采用免疫組織化學(xué)方法檢測了303例結(jié)腸癌和肺癌病人癌組織中DDX3的表達(dá)量，結(jié)果顯示，在結(jié)腸癌和肺癌組織中DDX3呈現(xiàn)高表達(dá)，表明DDX3可以被用來作為治療結(jié)腸癌和肺癌的靶標(biāo)[15]。

2?DDX5與Wnt信號通路

DDX5又被稱為P68 RNA解旋酶，首次被發(fā)現(xiàn)是因為它能夠與SV40大T抗原發(fā)生免疫交叉反應(yīng)[16]。DDX5也是一種RNA解旋酶，同時具有ATP酶、RNA結(jié)合酶和解旋酶的活性[17]。DDX5是ATP依賴的RNA解旋酶，廣泛表達(dá)在不同的癌細(xì)胞中并作為一些轉(zhuǎn)錄因子的共轉(zhuǎn)錄激活劑來發(fā)揮作用。DDX5廣泛表達(dá)于不同的脊椎動物細(xì)胞中，參與幾乎所有的RNA新陳代謝反應(yīng)，包括RNA剪接和翻譯、核糖體的生物合成以及miRNA的加工[18]。DDX5還作為雌激素受體ɑ、p53、雄激素受體以及β-catenin的共調(diào)控因子來調(diào)節(jié)不同基因的轉(zhuǎn)錄[19]。

越來越多的證據(jù)表明，DDX5在包括結(jié)腸癌、乳癌、前列腺癌、頭頸鱗狀細(xì)胞癌、膠質(zhì)瘤和白血病等惡性腫瘤中過量表達(dá)。DDX5與癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，它通過調(diào)節(jié)癌細(xì)胞中關(guān)鍵的活動包括增殖、遷移、細(xì)胞支架的重組和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換等過程來控制癌癥的發(fā)生和發(fā)展[20-21]。例如，DDX5能夠通過控制DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄在乳癌細(xì)胞中廣泛表達(dá);在結(jié)腸癌中，DDX5通過與Wnt/β-catenin信號通路相互作用來促進(jìn)細(xì)胞的增殖和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換的發(fā)生[20]。

肺癌是世界上被確診人數(shù)最多并且死亡率最高的癌癥[22]。近80%的肺癌都是非小細(xì)胞肺癌，非小細(xì)胞肺癌的治療方式開始都是采用外科手術(shù)切除，但是即便是被完全切除也有相當(dāng)一部分的病人會復(fù)發(fā)。最近研究表明，DDX5在非小細(xì)胞肺癌組織中過量表達(dá)，過量表達(dá)的DDX5與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生和不良預(yù)后有關(guān)。DDX5促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生和發(fā)展是因為促進(jìn)β-catenin核內(nèi)的積累從而激活了Wnt/β-catenin信號通路。β-catenin能夠促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生是因為它能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞的黏附和基因的轉(zhuǎn)錄[23]。有研究表明，DDX5和它的同源蛋白DDX17能夠與β-catenin形成復(fù)合體來促進(jìn)結(jié)腸癌的生長，并且促進(jìn)致癌基因包括c-Myc、cyclin D1、c-Jun和fra-1的轉(zhuǎn)錄[20，24]。

在乳癌中，Wnt信號通路是異常激活的，β-catenin和TCF4復(fù)合體能夠促進(jìn)DDX5過量表達(dá)，β-catenin的靶基因c-Myc同樣能夠促進(jìn)DDX5過量表達(dá)。過量表達(dá)的DDX5能夠?qū)Ζ?catenin和TCF4起到正反饋的作用，促進(jìn)β-catenin和TCF4的表達(dá)，而過量表達(dá)的β-catenin和TCF4能促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換的發(fā)生進(jìn)而促進(jìn)乳癌的發(fā)生[25]。

3?小結(jié)與展望

大量的證據(jù)表明，Wnt/β-catenin信號通路在各個生命過程中都發(fā)揮作用，當(dāng)Wnt信號通路被異常激活時也與癌癥的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系。例如，當(dāng)Wnt信號通路中兩個重要的組分腫瘤抑制因子adenomatous polyposis coli（APC）和β-catenin發(fā)生突變時能夠促進(jìn)乳癌、腸癌等的發(fā)生。DDX家族成員一般在RNA和DNA的水解過程中發(fā)揮作用，對于生命活動的正常進(jìn)行意義重大。DDX家族成員較多，在多種生命過程中都能見到DDX家族成員的身影，但現(xiàn)在對于DDX家族成員與Wnt信號通路的關(guān)系研究主要集中在DDX3和DDX5。因此，對于DDX家族與Wnt信號通路關(guān)系的研究道路還很長，還有許多工作需要去做。

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