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DDX3 RNA 解旋酶在基因调控、肿瘤和 病毒感染

来源:肿瘤药学 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-10-16

【作者】:网站采编
【关键词】:
【摘要】:DDX3是DEAD(D-E-A-D:ASP-Glu-Ala-Asp)-box解旋酶家族的成员,是一种从酵母到人的多种器官中均有发现的依赖ATP的RNA解旋酶[1]。DDX3有DDX3X(DBX)和DDX3Y(DBY)两种同系物,分别位于X染色体和

DDX3是DEAD(D-E-A-D:ASP-Glu-Ala-Asp)-box解旋酶家族的成员,是一种从酵母到人的多种器官中均有发现的依赖ATP的RNA解旋酶[1]。DDX3有DDX3X(DBX)和DDX3Y(DBY)两种同系物,分别位于X染色体和Y染色体上[2]。DDX3X广泛表达于多种组织,而DDX3Y的表达仅限于雄性生殖染色体中,可能与雄性生殖有关[3]。DDX3参与RNA的多种代谢,例如转录、翻译、RNA剪接、RNA运输和RNA降解。最近研究发现,DDX3在基因表达调控、细胞周期调控、细胞凋亡以及抗病毒过程中均发挥作用。鉴于DDX3能够调控多种细胞通路,因此研究DDX3的调控机制对于了解细胞行使功能和发挥抗病毒反应至关重要。

1 DDX3 调控基因表达

1.1 DDX3参与基因启动子转录的调控DDX3已被证实能够调控多种基因的表达。一方面,DDX3对干扰素(interferon,IFN)β启动子和p21waf1/cip1启动子起正调节作用[4];另一方面,DDX3对E钙黏蛋白启动子起负调节作用。染色体免疫沉淀实验证实DDX3与IFN-β和E钙黏蛋白启动子互作,说明DDX3能够直接调控两者的表达。

1.2 DDX3有助于RNA的核输出DDX3穿梭在细胞质和细胞核之间,与两种核运输的穿梭蛋白互作,即含有核输出信号(nuclear export signal,NES)的蛋白受体CRM1和作为mRNA输出的重要受体tip相关蛋白(tip-associated protein,TAP)[5]。DDX3可与CRM1互作并介导Ⅰ型人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus typeⅠ,HIV-Ⅰ)Rev依赖的病毒mRNA核输出;干扰TAP会导致DDX3的核聚集,说明DDX3伴随信使核糖核蛋白(mRNP)通过TAP介导的通路从细胞核运输到细胞质[5]。

1.3 DDX3对调控翻译具有重要作用DDX3结合翻译起始因子eIF4E、eIF4a、eIF4G、eIF2a、eIF3和poly(A)结合蛋白(poly(A)-binding protein,PABP)等,促进5"端非翻译区(5" untranslated region,UTR)mRNA的翻译[5]。有报道显示DDX3的主要功能是通过与eIF3互作促进蛋白翻译,DDX3与eIF3和40s核糖体互作有利于功能性80s核糖体的组装[6-7]。酵母DDX3的同系物Ded1也能通过翻译起始因子eIF4F-mRNA复合物调控蛋白翻译。除了这些正调控机制之外,DDX3还能与Ago2互作,Ago2是一种干扰RNA通路的重要因子,可以切割目标mRNA;在应激条件下,DDX3存在于细胞质的应激颗粒中,通过稳定未激活翻译复合物中的eIF4E来阻止其与eIF4G互作从而抑制“加帽”依赖的翻译,表明DDX3可作为一种翻译抑制剂[8];有研究证明:干扰DDX3对翻译没有显著的影响,因此DDX3对mRNA翻译非必需。这些结果说明DDX3可通过多种方式调控蛋白质的翻译[9]。

2 DDX3 调控细胞周期、细胞凋亡和肿瘤发生

DDX3调控细胞周期、细胞凋亡和肿瘤发生。研究发现,温度敏感型DDX3突变的仓鼠细胞系tsET24或者敲除DDX3的细胞,从G1到S细胞周期均被阻止[10]。这是由于一方面DDX3在细胞周期过程中通过调控翻译增强cycling E1的功能;另一方面,DDX3还能够通过抑制cyclin D1以及细胞生长来调节细胞周期[11]。在鼠早期胚胎中,DDX3也调控细胞的生存和细胞周期[12]。此外,DDX3与DDX5直接互作并且共定位于细胞质,这种共定位发生在细胞周期的G2/M期,说明了DDX3的定位和功能依赖细胞周期调控。

现已证明DDX3可引发乳腺癌,存在于香烟中中的二羟环氧苯并芘(benzo[a]pyrene diolepoxide,BPDE)可激活DDX3,促进乳腺上皮细胞的生长、增殖和肿瘤转变。与此发现吻合的是,DDX3的过表达可以诱导上皮间叶样转化并在软琼脂中形成菌落,显示DDX3移动性和迁徙性的增强,DDX3被招募到E钙黏蛋白启动子并且抑制E钙黏蛋白的表达,可引起细胞迁移和代谢功能增强[13]。DDX3可能通过促进转录因子Snail表达水平升高导致癌症的发生[14],Snail可抑制细胞吸附蛋白的表达,致使不同类型癌症细胞迁徙性和代谢性增加。最近研究结果表明:DDX3在胆囊癌中的过表达与肿瘤的尺寸以及肿瘤、淋巴结和转移肿瘤(tumor, node and metastasis,TNM)的高表达、侵袭、淋巴结的转移有很大的关系,说明DDX3是胆囊癌的代谢和愈后不良的标志[15]。组织缺氧是实体瘤的主要特征,其很大程度上影响细胞和肿瘤组织的呼吸和代谢功能,低氧适应性基因的表达主要由去氧诱导因子(hypoxia inducible factors,HIFs)调控。DDX3在乳腺癌细胞中异常的表达使肿瘤侵袭由微弱表型扩散至强烈表型,HIF-1结合到DDX3启动子上可增强DDX3的表达,说明DDX3也是一种去氧诱导因子。

与以上结果截然相反的是:有报道证实DDX3是一种肿瘤抑制因子[16],能够抑制许多细胞系克隆的形成,并下调cyclin D1和上调p21waf1/cip1启动子活性[11]。在肝癌细胞中,DDX3的表达明显受到抑制[11]DDX3的缺失可导致细胞分裂增加和凋亡减少。非活性状态p53能够诱导DDX3缺失,通过MDM2/Slug/E-cadherin通路促使肿瘤的恶化,最终导致非小细胞肺癌病人病情加重[17]。

文章来源:《肿瘤药学》 网址: http://www.zlyxzz.cn/qikandaodu/2020/1016/538.html

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