DDX家族与Wnt信号通路

赵蓓蓓 郎元君 周建峰 李筠 刘云章

[摘要] DEAD-box（DDX）水解酶在细胞内对RNA新陈代谢过程起着至关重要的作用，这些蛋白通常以异源多聚体形式来发挥功能，像剪切体和真核生物翻译起始复合物等。DDX蛋白的突变或表达下调与许多疾病（包括癌症）的发生有关。Wnt信号通路是一条在进化上高度保守的信号通路，在胚胎发育、肿瘤发生、干细胞维持等多个生理病理过程中发挥至关重要的作用。考虑到DDX蛋白突变或表达下调以及Wnt信号通路异常激活均与包括癌症在内的许多疾病的发生密切相关，因此，本文就DDX蛋白与Wnt信号通路的关系进行综述。

[关键词] DEAD-box RNA解旋酶类;Wnt信号通路;肿瘤;综述

[中图分类号] R345.57

[文献标志码] A

[文章编号]  2096-5532（2019）01-0124-03

水解酶能通过水解ATP来结合或修饰核酸及核酸与蛋白复合物[1]。所有类型的细胞生物和许多病毒都能编码水解酶[2]。事实上所有的生命过程都需要DNA或RNA来招募一种或多种水解酶。水解酶在功能上的缺陷与许多疾病如癌症、发育缺陷、神经退行性疾病等有关[3]。水解酶可以被分为几个超家族（SFs），本文介绍的DEAD-box（DDX）水解酶家族属于SF2[4]。所有的DDX家族蛋白都包含9 个保守的基序：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，这个特有的氨基酸序列在其第Ⅱ基序上。该序列对于水解酶发挥ATP结合和水解以及RNA结合和解旋活性都是必不可少的[5]。所有的DDX蛋白在结构上是高度保守的，有ATP结合位点和RNA结合位点[6]。DDX蛋白家族成员众多，现在对于DDX家族成员与Wnt信号通路的关系研究主要集中在DDX3和DDX5，因此，本文着重介绍DDX3和DDX5与Wnt信号通路的关系。

1 DDX3与Wnt信号通路

DDX3有DDX3X和DDX3Y两个成员。DDX3X基因位于X染色体的XP11.4区域，在多种组织中都有表达[7]。在卵巢和胚胎中主要是DDX3X表达，这说明DDX3X在卵巢和胚胎中独立地发挥RNA水解酶的作用。DDX3Y基因位于Y染色体的AZFa区域（Y染色体3个独立结构区域中的1个）[8]。DDX3Y缺失会导致精细胞明显减少甚至完全缺失，表明DDX3Y对于精子的发生有重要作用。两个基因在睾丸中转录水平均较高，但在蛋白水平上却有明显的不同[9]。DDX3Y表达限制在雄性的精子中而DDX3X则表达在所有组织中[10]。

Wnt信号通路在多细胞生物体的发育和疾病特别是癌症的发生中，起着重要的作用。在Wnt/β-catenin信号通路中酪氨酸激酶1（CK1）的作用很重要，它既可以激活Wnt信号通路又可以抑制Wnt信号通路[11]。人类编码CK1蛋白激酶家族的基因共有6个，分别为CK1α、CK1γ1、CK1γ2、CK1γ3、CK1δ和CK1。其中，CK1ε在Wnt/β-catenin信号通路中的作用在进化上高度保守，主要是结合并磷酸化disheveled（Dvl）[12]。

CRUCIAT等[13]利用细胞为基础的RNA干扰来筛选Wnt/β-catenin信号通路新的调节因子，结果发现了DDX3。DDX3能够影响爪蟾神经中枢系统的前后体轴的形成方式，在线虫中也能影响成神经细胞的迁移。其作用机制是：Wnt信号通路被激活能够招募DDX3到CK1ε上，CK1ε被别构激活并和DDX3相互协作来磷酸化Dvl，而这又能够促进Wnt受体复合体在Dvl上的聚集，抑制降解复合体的形成，从而激活Wnt信号通路。

另外，DDX3还能通过Rac1来调节β-catenin的稳定性，这个过程是依赖其水解酶活性的[14]。

DDX3还被发现在结肠癌中发挥癌基因的作用。之前有研究表明，小分子抑制物RK-33能够结合到DDX3的ATP结合结构域上抑制其RNA解旋酶的活性，从而通过抑制DDX3来抑制Wnt信号通路。有研究采用免疫组织化学方法检测了303例结肠癌和肺癌病人癌组织中DDX3的表达量，结果显示，在结肠癌和肺癌组织中DDX3呈现高表达，表明DDX3可以被用来作为治疗结肠癌和肺癌的靶标[15]。

2 DDX5与Wnt信号通路

DDX5又被称为P68 RNA解旋酶，首次被发现是因为它能够与SV40大T抗原发生免疫交叉反应[16]。DDX5也是一种RNA解旋酶，同时具有ATP酶、RNA结合酶和解旋酶的活性[17]。DDX5是ATP依赖的RNA解旋酶，广泛表达在不同的癌细胞中并作为一些转录因子的共转录激活剂来发挥作用。DDX5广泛表达于不同的脊椎动物细胞中，参与几乎所有的RNA新陈代谢反应，包括RNA剪接和翻译、核糖体的生物合成以及miRNA的加工[18]。DDX5还作为雌激素受体ɑ、p53、雄激素受体以及β-catenin的共调控因子来调节不同基因的转录[19]。

越来越多的证据表明，DDX5在包括结肠癌、乳癌、前列腺癌、头颈鳞状细胞癌、胶质瘤和白血病等恶性肿瘤中过量表达。DDX5与癌症的发生发展密切相关，它通过调节癌细胞中关键的活动包括增殖、迁移、细胞支架的重组和上皮间质转换等过程来控制癌症的发生和发展[20-21]。例如，DDX5能够通过控制DNA的复制和转录在乳癌细胞中广泛表达;在结肠癌中，DDX5通过与Wnt/β-catenin信号通路相互作用来促进细胞的增殖和上皮间质转换的发生[20]。

肺癌是世界上被确诊人数最多并且死亡率最高的癌症[22]。近80%的肺癌都是非小细胞肺癌，非小细胞肺癌的治疗方式开始都是采用外科手术切除，但是即便是被完全切除也有相当一部分的病人会复发。最近研究表明，DDX5在非小细胞肺癌组织中过量表达，过量表达的DDX5与非小细胞肺癌的发生和不良预后有关。DDX5促进非小细胞肺癌的发生和发展是因为促进β-catenin核内的积累从而激活了Wnt/β-catenin信号通路。β-catenin能够促进非小细胞肺癌的发生是因为它能够调节细胞的黏附和基因的轉录[23]。有研究表明，DDX5和它的同源蛋白DDX17能够与β-catenin形成复合体来促进结肠癌的生长，并且促进致癌基因包括c-Myc、cyclin D1、c-Jun和fra-1的转录[20，24]。

在乳癌中，Wnt信號通路是异常激活的，β-catenin和TCF4复合体能够促进DDX5过量表达，β-catenin的靶基因c-Myc同样能够促进DDX5过量表达。过量表达的DDX5能够对β-catenin和TCF4起到正反馈的作用，促进β-catenin和TCF4的表达，而过量表达的β-catenin和TCF4能促进上皮间质转换的发生进而促进乳癌的发生[25]。

3 小结与展望

大量的证据表明，Wnt/β-catenin信号通路在各个生命过程中都发挥作用，当Wnt信号通路被异常激活时也与癌症的发生发展有着密切的联系。例如，当Wnt信号通路中两个重要的组分肿瘤抑制因子adenomatous polyposis coli（APC）和β-catenin发生突变时能够促进乳癌、肠癌等的发生。DDX家族成员一般在RNA和DNA的水解过程中发挥作用，对于生命活动的正常进行意义重大。DDX家族成员较多，在多种生命过程中都能见到DDX家族成员的身影，但现在对于DDX家族成员与Wnt信号通路的关系研究主要集中在DDX3和DDX5。因此，对于DDX家族与Wnt信号通路关系的研究道路还很长，还有许多工作需要去做。

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