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综述:代谢酶的非经典RNA结合活性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月05日 来源:Biochimie 3
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这篇综述系统阐述了代谢酶(如糖酵解酶GEs)超越传统催化功能的新型RNA结合能力,揭示了其通过调控RNA稳定性、定位及翻译(如Warburg效应)参与基因表达调控的分子机制,为代谢-基因调控网络整合及肿瘤治疗提供新视角。
INTRODUCTION
代谢作为生命活动的核心,其酶类长期以来被认为仅催化生化反应。然而近三十年研究揭示,代谢酶如糖酵解途径中的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和烯醇化酶(ENO1)等,竟能直接结合RNA,成为非经典RNA结合蛋白(unconventional RBPs)。这种双重功能颠覆了传统认知,为细胞代谢与基因表达调控的交叉研究开辟了新范式。
Glycolytic enzymes: multifacted proteins with RNA-binding abilities
在肿瘤细胞特有的瓦氏效应(Warburg effect)中,糖酵解酶(GEs)表现出惊人的多面性。例如,GAPDH不仅能催化糖酵解第六步反应,还可通过结合特定mRNA的3'UTR(如IFN-γ mRNA)调控其稳定性。更有趣的是,代谢物浓度变化会动态影响这种结合——当1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG)水平升高时,GAPDH的RNA结合活性被显著抑制,形成典型的代谢-基因反馈环路。类似地,丙酮酸激酶M2型(PKM2)的RNA结合能力随其四聚体/二聚体构象转换而改变,直接影响癌症相关mRNA的翻译效率。
Beyond glycolysis: metabolic enzymes as unconventional RBPs
这种非经典RNA结合特性并非糖酵解酶独有。三羧酸循环(TCA)中的乌头酸酶(ACO1)既能催化柠檬酸异构化,又可作为铁调节蛋白(IRP1)结合铁响应元件(IRE)调控铁代谢相关RNA的稳定性。脂肪酸合成途径的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)也被发现能结合核糖体RNA,影响核糖体生物发生。这些发现共同勾勒出一个庞大的"代谢-RNA相互作用组",暗示代谢酶可能通过RNA介导的调控网络参与细胞命运决定。
CONCLUSION
代谢酶的RNA结合能力如同分子"瑞士军刀",使其在催化活性之外兼具基因调控功能。这种特性既可能源于进化过程中蛋白质结构的适应性演变,也可能反映了原始生命体系中代谢与遗传的共起源特征。深入解析代谢酶-RNA相互作用的分子机制,不仅有助于理解癌症等疾病的代谢异常本质,更为开发靶向"酶-RNA相互作用界面"的新型治疗策略提供理论依据。未来研究需重点关注代谢物波动如何动态调节这种相互作用,以及其在组织特异性中的调控差异。
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