综述:DEAD/DEAH-box解旋酶在免疫、感染和癌症中的作用

【字体: 时间:2025年06月20日 来源:Cell Communication and Signaling 8.2

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  这篇综述系统阐述了DEAD/DEAH-box解旋酶(DDX/DHX)家族在RNA代谢中的核心作用,重点解析了其通过Toll样受体(TLR)、RIG-I样受体(RLR)等通路调控先天免疫应答的分子机制。文章详细探讨了DDX3X、DDX5、DDX41等关键成员在细胞周期调控、病毒防御(如HCV、IAV)和肿瘤发生(如乳腺癌、白血病)中的双重角色,并指出磷酸化(phosphorylation)和蛋白互作(PPI)等翻译后修饰(PTM)对其功能的精密调控。最后综述展望了靶向DDX helicases的抑制剂(如RK-33、Silvestrol)在抗肿瘤和抗感染治疗中的转化潜力。

  

结构特征与保守基序

DEAD/DEAH-box解旋酶属于超家族2(SF2)的RNA结合蛋白,其特征性DEAD(Asp-Glu-Ala-Asp)和DEAH(Asp-Glu-Ala-His)基序将家族分为DDX和DHX两个亚类。这类蛋白通过13个保守序列基序(如Q、I、II motif)形成RecA样双结构域核心,其中ATP结合/水解基序(I、II)与RNA结合基序(Ia、Ib)的协同作用驱动局部非进程性RNA解旋。值得注意的是,DEAD-box与DEAH-box的功能差异源于DEAH基序中组氨酸替代天冬氨酸,导致后者具有进程性RNA易位能力。

细胞周期调控网络

DEAD-box解旋酶通过多层面调控细胞周期进程:

  • G1/S期转换:DDX3通过促进cyclin E1翻译和抑制KLF4表达激活CDK2/cyclin E复合物;DHX33则直接招募RNA聚合酶II至cyclin D1、CDC6等基因启动子。
  • S期进程:DDX51通过抑制p53-p21通路维持DNA复制;而DDX41突变会导致R-loop累积,触发炎症信号和造血干细胞异常增殖。
  • G2/M期检查点:DDX56通过增强WEE1表达调控DNA损伤应答,其缺失导致纺锤体组装缺陷和胞质分裂失败。

免疫应答中的双重角色

作为病原体模式识别受体(PRR),DDX家族成员表现出抗病毒与促病毒感染的矛盾特性:

  • 抗病毒机制:DDX1-DDX21-DHX36复合物通过TRIF激活I型干扰素(IFN-α/β);DDX58(RIG-I)识别病毒dsRNA后触发MAVS-IRF3信号轴;DDX3X则通过TBK1磷酸化增强IRF3核转位。
  • 病毒劫持策略:HCV核心蛋白劫持DDX3X促进病毒复制;DDX24竞争性结合RIG-I抑制IFN产生;而DDX46通过m6A去甲基化滞留抗病毒mRNA于核内。

癌症中的异常调控

DDX家族基因突变和表达失调广泛参与肿瘤发生:

  • 促癌作用:DDX5通过β-catenin/NF-κB通路激活cyclin D1和c-Myc;DDX17缺失导致BRCA1缺陷型乳腺癌基因组不稳定。
  • 抑癌功能:DDX3X通过p53 Ser15磷酸化维持基因组稳定性;DDX41胚系突变与骨髓增生异常综合征(MDS)易感性显著相关。

靶向治疗新策略

针对DDX的小分子抑制剂展现出临床潜力:

  • RK-33:阻断DDX3X ATP结合域,诱导G1期阻滞,增强前列腺癌放疗敏感性。
  • Supinoxin(RX-5902):抑制磷酸化DDX5与β-catenin互作,在三阴性乳腺癌中显示协同疗效。
  • 天然产物:Silvestrol通过锁定eIF4A-mRNA复合物选择性抑制致癌蛋白翻译。

该领域仍存在诸多挑战,如DDX异构体的功能冗余性、组织特异性调控网络的解析,以及抑制剂选择性的优化等,这些都将成为未来研究的重点方向。

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