近年来，随着分子生物学的深入发展，人们对癌症发生机制的理解愈发深刻。DEAD-box解旋酶46（DEAD-Box helicase 46，DDX46）是DEAD-box helicase家族成员，是酿酒酵母Prp5的人类同源物，具有多种功能，在拼接细胞周期的各个阶段^[1]，在剪接体的形成中发挥重要作用^[2]，并参与病毒免疫应答^[3]、肿瘤的发生发展^[4]等生物学过程。许多研究表明，DDX46在结直肠癌、食管鳞状细胞癌、胃癌等多种癌症中过表达^[5−7]。本文以DDX46的生物学功能为切入点，系统阐述了DDX46在肿瘤发生发展各个方面的功能及相关机制，以期为癌症的治疗和预防提供新的思路和策略。

1.   DDX46的本质及结构

1.1   DDX46的本质

RNA解旋酶参与了RNA的转录、编辑、剪接、输出、加工、降解等生物化学过程。根据RNA解旋酶的固定基序，可其将其分为5个不同的家族。大多数RNA解旋酶属于SF （Helicases of the superfamily）2家族，解旋酶核心由7～9个固定基序构成，在不同的蛋白质中执行相似的功能^[8]。

DEAD-box蛋白是SF2家族中数量最多的解旋酶家族，存在于所有真核生物和大多数原核生物中。这些蛋白质在RNA代谢和癌症进展方面发挥着不同的作用，例如：（1） 参与复杂RNA结构的调节；（2）前体信使RNA（precursor messenger RNA，pre-mRNA）加工^[9]；（3）作为分子驱动因素引导肿瘤发生等作用^[4]。

DDX46属于DEAD-box家族，是1种必需的RNA依赖性ATP酶（adenosine triphosphatase），与其他几种剪接体DExD/H-box蛋白相似，具有多种功能，拼接细胞周期的各个阶段^[1]，使mRNA和前剪接体的结合更加稳定。

1.2   DDX46的结构

DDX46位于染色体5q31.1上，是酿酒酵母Prp5的人类同源物^[1]。DDX46与其他RNA解旋酶的氨基酸保守区大部分相同，但其氨基端和羧基端都具有独特的序列片段。例如：前人发现PRP5的A基序第6位有甘氨酸残基；而其第470和495位之间代表保守区域之间的间隔区比其他已知解旋酶长9～17个残基；大多数解旋酶的保守序列为Y×HRIGR。这些结构差异可能与不同解旋酶功能上的差异相关^[10]。

DDX46整体结构由D1和D2亚结构域通过额外的N端侧翼序列（N-terminal flanking sequence，NFS）和C端侧翼序列（C-terminal flanking sequence，CFS）的残基组成的哑铃状结构，具有11个保守基序^[11]。DDX46结构采用开放状态构象，相对于其他结构发生扭曲，将D1和D2中高度保守的解旋酶基序置于DDX46结构的对侧。

2.   DDX46的生物学功能

2.1   参与前剪接体形成及分支位点校对

Pre-mRNA的剪接体是1种异常动态的RNA-蛋白质复合物，由5个小核RNA（small nuclear RNA，snRNA;U1、U2、U4/U6、U5）和许多蛋白质因子组成。每个snRNA都与许多蛋白质复合形成1个小的核糖核蛋白颗粒（small nuclear ribonucleoprotein particles，snRNP），以U1、U2及U4/U6的顺序依次与pre-mRNA结合^[12]。人U2snRNP动态变化是一个复杂的过程，目前机制尚不明确^[2]。

人U2snRNP的功能形式是17SU2，直接参与早期剪接体组装^[2]。DDX46是17SU2的组成部分，在前剪接体组装和分支位点校对过程中起着重要作用。DDX46与剪接体结合需要ATP，在U2snRNP呈现功能形式后，与其结合从而稳定分支相互作用茎环（branchpoint-interacting stem loop，BSL），以加固U2snRNP与pre-mRNA的结合。Prp5在U2与分支位点碱基配对时释放，以允许其募集（triple small nuclear ribonucleoprotein，tri-snRNP），从而进行分支位点校对。而损害U2分支位点碱基配对的突变会延缓Prp5的释放并阻碍tri-snRNP结合^[13]。

SF3B1是1种蛋白编码基因，主要参与RNA剪接过程，对基因表达调控起到至关重要的作用^[14]。SF3B1残基通过直接识别DDX46的酸性环与其发生相互作用。DDX46和DDX42相互作用的7个SF3B1残基位于RNA通路中，是癌症突变的靶标，这些残基在癌症中的突变会损害DDX46与SF3B1的结合，导致RNA通路过早暴露于pre-mRNA和其他蛋白因子，这可能会损害U2snRNP的功能，导致RNA剪接紊乱，从而影响基因表达^[4，15]，这在治疗某些癌症中具有潜在应用价值^[15]。

2.2   调节剪接体组装的保真度

保真度剪接是指pre-mRNA上的内含子和外显子在剪接过程中能够被准确识别并剪接，以确保产生正确的mRNA产物。DDX46可以通过与剪接体中U1小核RNA（U1 small nuclear RNA，U1snRNA）、U2辅助因子（U2 auxiliary factor，U2AF）等关键组分相互作用从而影响其组装和活性^[12]。

有研究发现通过突变Prp5p中的丙氨酸，能改变其分支区域的选择性，使Prp5p活性增加，降低ATP酶基序III中一系列突变体的体外ATP酶活性，优化剪接过程，并且这些效应能被代偿性U2 snRNA突变或其他增加分支区域-U2配对的变化所消除，因此DDX46等位基因的保真度效应与分支区域-U2双链相联系。表明剪接途径的进展需要在DDX46促进的构象变化之前进行分支区域U2snRNA配对^[16]。

然而，关于DDX46如何具体调节剪接体组装的保真度仍有许多未知之处，需要进一步的研究来揭示其详细的作用机制和生物学功能。

2.3   调控抗病毒天然免疫应答

DDX46作为抗病毒天然免疫反应的负调控因子，可以结合RNA修饰N的“橡皮擦”6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）的RNA去甲基化酶AIkB同源物5（AlkB homolog 5，ALKBH5），诱导线粒体抗病毒信号蛋白（mitochondrial antiviral signaling protein，Mavs）、肿瘤坏死因子受体相关因子（TNF receptor associated factor3，Traf）3和Traf6转录本在细胞核中滞留，以阻止它们的翻译并抑制干扰素的产生。因此，DDX46可能是一个新的靶点，可用于病毒感染和炎症性疾病治疗药物的研究^[3]。

2.4   其他生物学功能

DDX46还能与U2snRNA的茎环Iia和U2snRNP的成分（包括Prp9、Prp11、Prp21、Cus1、Cus2）发生遗传相互作用。其他体外实验表明，Prp5和SF3a蛋白促进U2结构的ATP依赖性改变。此外，在没有ATP的情况下，Cus2蛋白的消耗允许U2-内含子结合，尽管仍然需要Prp5，这表明激活Prp5可以去除Cus2蛋白^[17]。

3.   DDX46在癌症中的应用

3.1   蛋白表达及临床特征

近年来，多项癌症相关研究调查了DDX46的表达水平与肿瘤临床特征的联系。有证据表明，DDX46在胶质母细胞瘤、食管鳞状细胞癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌、骨肉瘤、卵巢癌、皮肤鳞癌中过表达^{[5−7，18−23]}。DDX46高表达水平与慢性淋巴细胞白血病患者的生存期缩短显著相关，高表达患者生存期短^[23]。从病理学角度说，DDX46高表达乳腺癌患者中更具有侵袭性的肿瘤表型与高级别组织学分级和淋巴结转移显著相关，但与年龄、肿瘤大小、淋巴血管侵犯和ER/PR状态无显著相关性^[21]。结直肠癌患者中病理分型为粘液腺癌的患者DDX46过表达比例最高（8/1173%）^[6]，见表1。

表  1  DDX46在多种肿瘤中的表达及临床特征

Table  1.  Expression and clinical characteristics of DDX46 in various tumors

癌症类型	mRNA/蛋白质	高/低表达	百分比（%）	临床特征	胞质/核	参考文献
胶质母细胞瘤	mRNA and Protein	高				[18]
食管鳞状细胞癌	mRNA and Protein	高	32/69（46）		主要在胞核	[7]
		低	30/69（43）		主要在胞核
乳腺癌	Protein	高		高级别组织学分级和淋巴结转移显著 相关，与更具有侵袭性的肿瘤表型相关	主要在胞核	[20]
胃癌	mRNA	高				[5]
结直肠癌	Protein	高	99/123（81）		主要在胞核	[6]
		低	19/123（15）	粘液腺癌比例高（8/11 73%）	主要在胞核
骨肉瘤	mRNA and Protein	高				[21]
皮肤鳞状细胞癌	mRNA and Protein	高				[19]
卵巢癌	Protein	高				[22]
慢性淋巴细胞白血病				高表达生存期短		[23]

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3.2   促进细胞增殖、激活侵袭和迁移

磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是1种多功能的蛋白激酶，可与细胞内的不同的受体相互作用，进而激活蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）。Akt的活化主要依赖于磷脂酰肌醇-3，4，5-二磷酸（phosphatidylinositol-3，4，5-bisphosphate，PIP3）^[24]，当PIP3水平升高时，会与Akt的疏水尾部结合并转移到细胞膜上，从而完成磷酸化。磷酸化的Akt具有更高的活性，能够进一步磷酸化或抑制其下游靶蛋白从而影响细胞的增殖、分化、侵袭、迁移等多种生物学过程^[25]。有研究表明，PI3K特异性抑制剂LY294002通过下调PI3K/Akt信号通路的活性来显著抑制骨肉瘤细胞增殖、迁移和侵袭。敲低骨肉瘤SaOS2细胞中DDX46可导致PI3K和Akt的磷酸化水平降低，E-cadherin的蛋白表达水平升高，N-cadherin和波形蛋白的蛋白表达水平下调，从而抑制细胞增殖，迁移和侵袭^[21]。DDX46对胃癌细胞中Akt磷酸化和GSK-3β介导的经典Wnt通路具有抑制作用，使活性β-catenin的表达显著降低，从而抑制胃癌细胞增殖和侵袭^[5]。DDX46在乳腺癌中也通过调节此通路促进细胞增殖，激活乳腺癌细胞侵袭和迁移^[20]。在胶质母细胞瘤中，DDX46通过上调GBM细胞中有丝分裂原活化蛋白激酶p38信号和其下游cyclinD1的表达，从而调控细胞增殖能力，但侵袭和迁移能力不受影响^[18]。DDX46也在卵巢癌、慢性淋巴细胞白血病、食管鳞状细胞癌、结直肠癌、皮肤鳞癌中促进肿瘤细胞增殖，但具体的机制还有待进一步研究^{[6，7，19，22−23]}。

3.3   凋亡-抵抗细胞凋亡

细胞凋亡是1种程序性细胞死亡过程，分为线粒体通路（内源性）和死亡受体通路（外源性）进行^[26]。有实验表明，敲低食管鳞状细胞癌中DDX46的表达，会通过内源性抑制剂（inhibitor of NF-κB，IκB）α抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的活性，从而阻断Akt磷酸化，引起细胞凋亡。然而，DDX46与NF-κB信号通路之间的直接联系有待进一步研究^[7]。DDX46在皮肤鳞癌可以通过调节Bcl-2、Survivin、Bax、cleaved肌钙蛋白酶Ⅰ、Beclin1和LC3II/I的表达水平诱导细胞凋亡并激活自噬^[19]。敲低DDX46也会导致乳腺癌、卵巢癌、结直肠癌细胞凋亡^{[6，20，22]}。

3.4   参与细胞周期

细胞周期调控是一个复杂的过程，受细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinases，CDK）和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CDK inhibitor，CKI）等多种因素的调节，它们通过磷酸化和去磷酸化反应来控制细胞周期各阶段的进展。在肺腺癌中，DDX46作为pre-mRNA剪接组分与SMC4（structural maintenance of chromosomes 4）相互作用。而SMC4参与肺发育和肺癌变相关的细胞周期、细胞粘附和RNA加工等过程^[27]。在乳腺癌、结直肠癌中敲低DDX46，会诱导肿瘤细胞发生GO、G1期阻滞^[6，20]。

4.   DDX46在其他疾病中的应用

研究表明DDX46在先兆子痫孕妇胎盘中表达明显低于正常妊娠孕妇，其可能通过PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路调控滋养层细胞的增殖、迁移和侵袭^[28]。前文已经提出DDX46可能参与肺的发育^[27]，还有研究^[29]表明在肺动脉高压患者中，DDX46表达显著上调，可能通过糖原合成酶激酶-3（GSK-3β）/β-连环蛋白通路发挥调控作用。另外，斑马鱼体内研究表明，DDX46是造血干细胞多谱系分化以及消化器官和大脑发育所必需的基因^[30]。

5.   小结

自DDX46被确定为RNA解旋酶DEAD家族的成员以来，研究先后发现了其在剪接体形成、免疫应答和肿瘤发生发展等领域的多种功能，有广泛研究表明，DDX46作为17SU2的组成部分，在前剪接体组装和分支位点校对过程中起着重要作用^[13]。DDX46还可以通过与剪接体关键组分的相互作用来调节剪接体的组装和功能^[16]。此外，DDX46通过结合RNA修饰m6A的ALKBH5，抑制干扰素的产生，从而作为抗病毒天然免疫反应的负调控因子^[3]。

文章提出了与DDX46相关的各种关键研究成果，特别是在癌症领域。现阶段的研究结果显示，DDX46在促进肿瘤发生发展方面发挥多种功能，而且可能成为潜在的抗肿瘤药物靶点和标志物。但遗憾的是大多数研究仍处于初级阶段，尚停留于体外细胞及体内动物实验层面，需要进一步的临床验证，才能将其应用于抗肿瘤治疗中。在未来，仍需深入地探究DDX46在不同类型癌症中所发挥的作用机制，为DDX46作为癌症预后标志物及靶向药物的研发提供新思路。