DDX20蛋白在癌癥中的研究進(jìn)展

李可 牛海濤 王清水 林堯

摘要：DDX20?蛋白是 DEAD-Box?蛋白家族成員之一，是 ATP?依賴的 RNA?解旋酶，與 RNA?代謝過程及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。相關(guān)研究表明，DDX20?在多種腫瘤組織、細(xì)胞中均有表達(dá)，然而其在不同的腫瘤中的表達(dá)量及功能卻不盡相同。部分腫瘤中 DDX20 作為促癌基因促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，部分腫瘤中 DDX20 作為抑癌基因抑制腫瘤遷移。本文總結(jié)了 DDX20 在不同腫瘤中的表達(dá)及功能的差異性，旨在為今后 DDX20 的研究與相關(guān)治療提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：DDX20; 癌癥 ; 促癌 ; 抑癌

【中圖分類號(hào)】R246.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2107-2306（2019）05-008-03

DDX20（DEAD-box helicase 20）?又 名 DP103?或 Gemin3， 是 ATP?依賴的 RNA?解旋酶家族成員之一。根據(jù)體內(nèi)位置分布的不同，DDX20 可參與胚胎的生長(zhǎng)，精子的發(fā)生過程， 還可以參與細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂等 [1]。除此之外，DDX20?還與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)，其在不同腫瘤中的表達(dá)情況及發(fā)揮的功能亦不相同，作為促癌基因時(shí)，可調(diào)控下游信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展;作為抑癌基因時(shí)，可通過調(diào)節(jié)下游 miRNA?表達(dá)發(fā)揮著抑癌的作用。本文主要對(duì) DDX20 在不同腫瘤中的表達(dá)情況及功能研究進(jìn)行總結(jié)。

1.1?DEAD-box 蛋白家族

DEAD-box（DDX）蛋白家族一直以 RNA?解旋酶的角色存在，是RNA?解旋酶中的重要成分。一些生物遺傳和生化研究表明，DDX?家族蛋白在細(xì)胞 RNA?代謝中的各方面都起著一定的作用。它們對(duì)以RNA 為中心的生理功能是比不可少的，包括剪接體組裝、核糖體生物發(fā)生、mRNA?轉(zhuǎn)運(yùn)、蛋白翻譯、線粒體基因表達(dá)、RNA?轉(zhuǎn)錄和質(zhì)量監(jiān)控[2] 等。已有研究發(fā)現(xiàn)，DDX?蛋白家族成員除了參與細(xì)胞 RNA?代謝調(diào)控外，還表現(xiàn)出其他功能 [2]。比如他們通常作為蛋白復(fù)合物的組成部分參與細(xì)胞增殖，腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的調(diào)控等。因此它們的功能可能受到其互作蛋白的影響，并且高度依賴上下游蛋白的調(diào)控，這為一些相互矛盾的報(bào)道提供了一個(gè)合理的解釋，例如有報(bào)道稱 DDX?家族蛋白在癌癥中即有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖又有抑制腫瘤細(xì)胞增殖作用 [3]。

1.2?DEAD-box 家族蛋白結(jié)構(gòu)

所有的 DDX 家族蛋白都有一個(gè)高度保守的解旋酶核心，該核心由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 （Domain 1 和 Domain 2 ） 組成， 并由一個(gè)短而靈活的連接體連接。其核心包含 9 個(gè)保守結(jié)構(gòu)域，這些保守序列中也包含家族特征性的 Asp-Glu-Ala- Asp 結(jié)構(gòu)域（天冬氨酸 - 谷氨酸 - 丙氨酸 - 天冬氨酸）， 其中一些保守序列參與 ATP 水解（相對(duì)于其他核苷三磷酸鹽具有較高的特異性），底物結(jié)合和 RNA 雙鏈解旋過程

（核心本身可結(jié)合短的 RNA 雙鏈并參與解旋）[4]。在大多數(shù) DDX 蛋白家族中，核心兩側(cè)都有 N 端區(qū)和 C 端區(qū)的擴(kuò)展，這有助于該蛋白家族功能的多樣性。許多 N 端和 C 端結(jié)構(gòu)域可通過目的蛋白或 RNA 組分的相互作用，將單個(gè)的 DDX 蛋白導(dǎo)向它們的功能靶點(diǎn)。DDX 家族蛋白被賦予不同的功能是由獨(dú)特的 N 端和 C 端所決定的，并依賴于他們的相互作用蛋白共同發(fā)揮作用。

1.3?DDX20 功能與蛋白結(jié)構(gòu)

DDX20 最先被發(fā)現(xiàn)于盤基網(wǎng)柄菌的基因組中，并保留在后生生物中，真菌中可能不存在該基因。但在秀麗隱桿線蟲 [5]，果蠅 [6]，小鼠 [7]?等多個(gè)動(dòng)物模型系統(tǒng)中，DDX20 是必須存在的一個(gè)基因，其完全缺失會(huì)造成胚胎致死。

DDX20?可以參與 RNA?的多種代謝過程，如核糖體的轉(zhuǎn)錄

起始以及組裝過程 RNA?的修飾剪接等，并伴隨改變和維持 RNA?的二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)等，還可以調(diào)控 mRNA?的穩(wěn)定及降解的動(dòng)態(tài)平衡過程 [8]。在不同的物種中，DDX20?蛋白的氨基酸長(zhǎng)度存在顯著性差異，例如，蜜蜂中 DDX20 由 728?個(gè)氨基酸組成，果蠅中其氨基酸為 1028、黃蜂為

1018、斑馬魚為 853、狐貍為 746、網(wǎng)桿菌屬中為 849、而在人和鼠基因組中 DDX20?由 825 個(gè)氨基酸組成，其分子量為 105kDa。DDX20?是 DEAD-Box?蛋白家族成員之一， 也由 DEAD-Box?家族基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，有 9?個(gè)保守序列區(qū)域組成核心部分，在 N?端區(qū)和 C 端區(qū)之間。這些保守區(qū)域分布在兩個(gè)大腸桿菌重組酶 A 類似的結(jié)構(gòu)域上，通過一個(gè)短的且具有柔性的連接子相連 [9]，通常被稱為結(jié)構(gòu)域 1?和結(jié)構(gòu)域 2，包括 Q，?I，?Ia，?Ib，?II，?III，?IV，?V，?和 VI 九個(gè)核心區(qū)段。在

DDX20?中，這些核心區(qū)保守序列更偏向靠近于 N?端區(qū)。根據(jù)突變，生化和結(jié)構(gòu)性的研究，這些序列被賦予了不同的功能。ATP?的結(jié)合和水解過程需要保守序列 I?和 II?的參與，而序列III?和VI?可通過解旋酶活性將ATP?結(jié)合并水解， 提供能量需求 [10]。盡管 DDX20?與 DEAD-Box?蛋白家族在核心區(qū)有著極大的序列和結(jié)構(gòu)上的同源性，但其 C?端區(qū)高度分化 [10]。位于核心區(qū)兩側(cè)的序列通常被認(rèn)為是通過與特定的 RNA?底物或其他相互作用因子的相互作用來提供功能的特異性。這樣也對(duì) RNA?解旋酶的不同功能是如何在細(xì)胞內(nèi)受到時(shí)間和空間的調(diào)控做出了合理的解釋。因此，

DDX20 可富集于其他輔助因子或相關(guān)蛋白上，也可受他們的調(diào)控從而被激活或被抑制，以蛋白復(fù)合體的形式存在于細(xì)胞間隔或組織中發(fā)揮其特定的生物學(xué)功能。

作為一種重要的蛋白，DDX20 的表達(dá)與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。DDX20 在不同腫瘤中的表達(dá)水平與功能不盡相同。目前，關(guān)于 DDX20?與腫瘤之間關(guān)系的研究已在肝癌、胃癌、乳腺癌和前列腺癌中有報(bào)道。

2.1?DDX20?與肝癌

肝癌是發(fā)生在肝組織的一種常見惡性腫瘤，分為原發(fā)性肝癌和轉(zhuǎn)移性肝癌等兩種類型，其中最常見的是原發(fā)性肝癌 [11]。肝細(xì)胞癌是世界范圍內(nèi)癌癥死亡的第三大原因，在我國(guó)東南沿海地區(qū)有著較高的發(fā)病率，我國(guó)肝癌患者集中在四十到五十歲之間，其中男性患者數(shù)明顯高于女性。但肝癌發(fā)生的分子機(jī)制尚不清楚，但其轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究是近幾年的研究熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有多種信號(hào)通路參與肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和調(diào)控。例如絡(luò)氨酸蛋白激酶體系中 MAPK

（Mitogen-Activated?Protein?Kinase）信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[12]， 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 ERK（Extracellular?Signal-Regulated Kinase）級(jí)聯(lián)通路等，在肝癌的發(fā)生發(fā)展中都有重要作用。前期研究報(bào)道通過腫瘤基因組學(xué)的體內(nèi) RNAi?篩選，發(fā)現(xiàn)DDX20 蛋白是抑制肝臟腫瘤的候選蛋白之一，在肝癌中充

當(dāng)抑癌基因的作用[13]，但分子機(jī)制尚未清楚。有研究表明， miRNA-140 具有抑制肝臟腫瘤的作用，而 DDX20 的缺失可能導(dǎo)致miRNA-140 功能受損，從而導(dǎo)致肝癌的發(fā)生[14]。

2.2?DDX20?與胃癌

胃癌是世界五大常見癌癥之一，也是癌癥相關(guān)死亡率排名第三的癌癥。盡管在全球范圍內(nèi)胃癌的發(fā)病率和死亡率呈明顯下降趨勢(shì)，但在東歐，南美尤其是亞洲地區(qū)仍然十分普遍。所以盡早診斷胃癌必然是改善預(yù)后和生存結(jié)局的關(guān)鍵。臨床數(shù)據(jù)研究表明，胃癌的治愈率大概為 30%， 其癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)是導(dǎo)致其死亡率居高不下的重要原因之一 [15]。胃癌的發(fā)病率和死亡率均居于癌癥前列，而胃癌死亡率高的關(guān)鍵因素也是胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移難以被控制，當(dāng)癌細(xì)胞從原發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移到另一個(gè)器官時(shí)候，也將癌癥治療難度推上了巔峰，使其腫瘤細(xì)胞的徹底清除變得更加難以實(shí)現(xiàn)。癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移受一系列促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)移基因的調(diào)控， 目前已有多種基因被證實(shí)有“癌癥轉(zhuǎn)移相關(guān)基因”的作用， 前期研究報(bào)道在胃癌細(xì)胞中，DDX20 基因參與了胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移調(diào)控。DDX20?在胃癌細(xì)胞中充當(dāng)促癌基因的作用， 可能是胃癌治療的一個(gè)潛在的新靶點(diǎn)。

2.3?DDX20 與乳腺癌

全球范圍內(nèi)，乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤。近年來發(fā)展中國(guó)家的乳腺癌發(fā)病率有所上升 [16]。由于乳腺癌的治療得到了進(jìn)展，單純由乳腺癌引起的死亡并不多，往往是乳腺癌轉(zhuǎn)移引發(fā)的一系列病癥導(dǎo)致的死亡 [17]。因此， 篩選與乳腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)基因是非常重要的。近期有文獻(xiàn)報(bào)道稱 DDX20?參與并調(diào)控乳腺癌的轉(zhuǎn)移。在乳腺癌患者中，DDX20 的表達(dá)水平與乳腺癌患者的生存率呈負(fù)相關(guān)且DDX20?的高表達(dá)可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，而抑制DDX20 基因的表達(dá)則使得乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移得到延緩 [18]。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中MMP9?的表達(dá)與DDX20?的表達(dá)呈正相關(guān)， 且 MMP9?的表達(dá)水平與乳腺癌患者的生存率呈負(fù)相關(guān)， MMP9 可間接影響 DDX20?調(diào)控的乳腺癌細(xì)胞的遷移，而DDX20?也可調(diào)控 NF-κB 相關(guān)蛋白的表達(dá)從而影響 NF-κB 介導(dǎo)的癌癥相關(guān)信號(hào)通路[18]。DDX20 表達(dá)水平的升高意味著乳腺癌細(xì)胞從非轉(zhuǎn)移狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)移狀態(tài)，而且 DDX20 與NF-κB?形成正反饋調(diào)節(jié)，參與癌癥的形成與發(fā)展。因此，

DDX20 可能是乳腺癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移的潛在檢測(cè)標(biāo)志物。

2.4?DDX20 與前列腺癌

前列腺癌在歐洲國(guó)家中屬于第二大常見癌癥，也是美國(guó)男性癌癥死亡的第二大原因 [19]。雖然目前關(guān)于前列腺癌的病因仍不明確，但家族病史，肥胖以及高齡等因素有很大的患癌風(fēng)險(xiǎn) [20]?；蜃儺愊嚓P(guān)研究也指出，乳腺癌 1?號(hào)基因（BRCA1），乳腺癌 2?號(hào)基因（BRCA2）[21]。除此之外， 還有很多的基因被報(bào)道與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展緊密相關(guān)， 如 DDX20。DDX20?在前列腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，且 DDX20 的過表達(dá)會(huì)促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞增殖，遷移和侵襲 [22]。同樣在前列腺癌中 DDX20?的表達(dá)與 MMP9?表達(dá)成正相關(guān)并參與 NF-κB?信號(hào)通路的調(diào)控作用 [22]。這與之前我們提到的乳腺癌中DDX20?的作用及信號(hào)通路有很大的相似性。從而進(jìn)一步說明了DDX20 在前列腺癌中也充當(dāng)了促癌基因的作用。

在 DDX 蛋白家族中，DDX20 的研究相比于家族其他蛋白來說相對(duì)薄弱。DDX3 應(yīng)該是目前為止該家族成員中研究最為廣泛的蛋白，研究者在口腔癌 [23]，乳腺癌 [24] 和肺癌[25] 中分別DDX3 的小分子抑制劑去處理腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)抑制 DDX3 的 ATP 水解酶和 RNA 解旋酶活性能抑制腫瘤細(xì)胞的遷移，使其凋亡增加等。DDX1 可能參與腫瘤發(fā)

生 [3]。而 DDX5?和 DDX7，研究較為廣泛的是他們作為轉(zhuǎn)錄共激活劑或者轉(zhuǎn)錄的輔助因子發(fā)揮作用 [3]?？梢妼?duì)整個(gè)家族而言，DDX 蛋白或多或少都參與了癌癥的調(diào)控。但其在癌癥信號(hào)通路中可能受到多重因素的影響，可表現(xiàn)為促癌或者抑癌的雙重作用。DDX20 基因在各種癌癥中發(fā)揮著不同的功能，在肝癌中，DDX20?基因通過調(diào)控 miRNA-140 表達(dá)，抑制 NF-κB?信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而阻止肝癌細(xì)胞的進(jìn)一步惡化發(fā)展。然而，在胃癌、乳腺癌和前列腺癌中， DDX20?起著促癌基因的作用。DDX20?通過影響 NF-κB?信號(hào)通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞及前列腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移?；诖?， 我們認(rèn)為DDX20 可能通過不同的信號(hào)通路與不同的輔助因子或相關(guān)蛋白形成多種蛋白復(fù)合體參與到癌癥的轉(zhuǎn)移調(diào)控中，也為腫瘤的信號(hào)通路的研究提供了新的方向和思路。

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基金：福建省自然科學(xué)基金（2018J01723） 第一作者：李可

通訊作者：林堯，yaolin@fjnu.edu.cn