李可 牛海濤 王清水 林堯

摘要：DDX20?蛋白是 DEAD-Box?蛋白家族成員之一，是 ATP?依賴的 RNA?解旋酶，與 RNA?代謝過程及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。相關研究表明，DDX20?在多種腫瘤組織、細胞中均有表達，然而其在不同的腫瘤中的表達量及功能卻不盡相同。部分腫瘤中 DDX20 作為促癌基因促進腫瘤發(fā)生發(fā)展，部分腫瘤中 DDX20 作為抑癌基因抑制腫瘤遷移。本文總結了 DDX20 在不同腫瘤中的表達及功能的差異性，旨在為今后 DDX20 的研究與相關治療提供依據(jù)。

關鍵詞：DDX20; 癌癥 ; 促癌 ; 抑癌

【中圖分類號】R246.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2107-2306（2019）05-008-03

DDX20（DEAD-box helicase 20）?又 名 DP103?或 Gemin3， 是 ATP?依賴的 RNA?解旋酶家族成員之一。根據(jù)體內位置分布的不同，DDX20 可參與胚胎的生長，精子的發(fā)生過程， 還可以參與細胞的生長和分裂等 [1]。除此之外，DDX20?還與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展相關，其在不同腫瘤中的表達情況及發(fā)揮的功能亦不相同，作為促癌基因時，可調控下游信號通路促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展;作為抑癌基因時，可通過調節(jié)下游 miRNA?表達發(fā)揮著抑癌的作用。本文主要對 DDX20 在不同腫瘤中的表達情況及功能研究進行總結。

1.1?DEAD-box 蛋白家族

DEAD-box（DDX）蛋白家族一直以 RNA?解旋酶的角色存在，是RNA?解旋酶中的重要成分。一些生物遺傳和生化研究表明，DDX?家族蛋白在細胞 RNA?代謝中的各方面都起著一定的作用。它們對以RNA 為中心的生理功能是比不可少的，包括剪接體組裝、核糖體生物發(fā)生、mRNA?轉運、蛋白翻譯、線粒體基因表達、RNA?轉錄和質量監(jiān)控[2] 等。已有研究發(fā)現(xiàn)，DDX?蛋白家族成員除了參與細胞 RNA?代謝調控外，還表現(xiàn)出其他功能 [2]。比如他們通常作為蛋白復合物的組成部分參與細胞增殖，腫瘤細胞轉移的調控等。因此它們的功能可能受到其互作蛋白的影響，并且高度依賴上下游蛋白的調控，這為一些相互矛盾的報道提供了一個合理的解釋，例如有報道稱 DDX?家族蛋白在癌癥中即有促進腫瘤細胞增殖又有抑制腫瘤細胞增殖作用 [3]。

1.2?DEAD-box 家族蛋白結構

所有的 DDX 家族蛋白都有一個高度保守的解旋酶核心，該核心由兩個結構域 （Domain 1 和 Domain 2 ） 組成， 并由一個短而靈活的連接體連接。其核心包含 9 個保守結構域，這些保守序列中也包含家族特征性的 Asp-Glu-Ala- Asp 結構域（天冬氨酸 - 谷氨酸 - 丙氨酸 - 天冬氨酸）， 其中一些保守序列參與 ATP 水解（相對于其他核苷三磷酸鹽具有較高的特異性），底物結合和 RNA 雙鏈解旋過程

（核心本身可結合短的 RNA 雙鏈并參與解旋）[4]。在大多數(shù) DDX 蛋白家族中，核心兩側都有 N 端區(qū)和 C 端區(qū)的擴展，這有助于該蛋白家族功能的多樣性。許多 N 端和 C 端結構域可通過目的蛋白或 RNA 組分的相互作用，將單個的 DDX 蛋白導向它們的功能靶點。DDX 家族蛋白被賦予不同的功能是由獨特的 N 端和 C 端所決定的，并依賴于他們的相互作用蛋白共同發(fā)揮作用。

1.3?DDX20 功能與蛋白結構

DDX20 最先被發(fā)現(xiàn)于盤基網柄菌的基因組中，并保留在后生生物中，真菌中可能不存在該基因。但在秀麗隱桿線蟲 [5]，果蠅 [6]，小鼠 [7]?等多個動物模型系統(tǒng)中，DDX20 是必須存在的一個基因，其完全缺失會造成胚胎致死。

DDX20?可以參與 RNA?的多種代謝過程，如核糖體的轉錄

起始以及組裝過程 RNA?的修飾剪接等，并伴隨改變和維持 RNA?的二級結構三級結構等，還可以調控 mRNA?的穩(wěn)定及降解的動態(tài)平衡過程 [8]。在不同的物種中，DDX20?蛋白的氨基酸長度存在顯著性差異，例如，蜜蜂中 DDX20 由 728?個氨基酸組成，果蠅中其氨基酸為 1028、黃蜂為

1018、斑馬魚為 853、狐貍為 746、網桿菌屬中為 849、而在人和鼠基因組中 DDX20?由 825 個氨基酸組成，其分子量為 105kDa。DDX20?是 DEAD-Box?蛋白家族成員之一， 也由 DEAD-Box?家族基礎結構構成，有 9?個保守序列區(qū)域組成核心部分，在 N?端區(qū)和 C 端區(qū)之間。這些保守區(qū)域分布在兩個大腸桿菌重組酶 A 類似的結構域上，通過一個短的且具有柔性的連接子相連 [9]，通常被稱為結構域 1?和結構域 2，包括 Q，?I，?Ia，?Ib，?II，?III，?IV，?V，?和 VI 九個核心區(qū)段。在

DDX20?中，這些核心區(qū)保守序列更偏向靠近于 N?端區(qū)。根據(jù)突變，生化和結構性的研究，這些序列被賦予了不同的功能。ATP?的結合和水解過程需要保守序列 I?和 II?的參與，而序列III?和VI?可通過解旋酶活性將ATP?結合并水解， 提供能量需求 [10]。盡管 DDX20?與 DEAD-Box?蛋白家族在核心區(qū)有著極大的序列和結構上的同源性，但其 C?端區(qū)高度分化 [10]。位于核心區(qū)兩側的序列通常被認為是通過與特定的 RNA?底物或其他相互作用因子的相互作用來提供功能的特異性。這樣也對 RNA?解旋酶的不同功能是如何在細胞內受到時間和空間的調控做出了合理的解釋。因此，

DDX20 可富集于其他輔助因子或相關蛋白上，也可受他們的調控從而被激活或被抑制，以蛋白復合體的形式存在于細胞間隔或組織中發(fā)揮其特定的生物學功能。

作為一種重要的蛋白，DDX20 的表達與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。DDX20 在不同腫瘤中的表達水平與功能不盡相同。目前，關于 DDX20?與腫瘤之間關系的研究已在肝癌、胃癌、乳腺癌和前列腺癌中有報道。

2.1?DDX20?與肝癌

肝癌是發(fā)生在肝組織的一種常見惡性腫瘤，分為原發(fā)性肝癌和轉移性肝癌等兩種類型，其中最常見的是原發(fā)性肝癌 [11]。肝細胞癌是世界范圍內癌癥死亡的第三大原因，在我國東南沿海地區(qū)有著較高的發(fā)病率，我國肝癌患者集中在四十到五十歲之間，其中男性患者數(shù)明顯高于女性。但肝癌發(fā)生的分子機制尚不清楚，但其轉移機制的研究是近幾年的研究熱點，發(fā)現(xiàn)有多種信號通路參與肝癌細胞的轉移和調控。例如絡氨酸蛋白激酶體系中 MAPK

（Mitogen-Activated?Protein?Kinase）信號通路轉導通路[12]， 細胞外信號調節(jié)激酶 ERK（Extracellular?Signal-Regulated Kinase）級聯(lián)通路等，在肝癌的發(fā)生發(fā)展中都有重要作用。前期研究報道通過腫瘤基因組學的體內 RNAi?篩選，發(fā)現(xiàn)DDX20 蛋白是抑制肝臟腫瘤的候選蛋白之一，在肝癌中充

當抑癌基因的作用[13]，但分子機制尚未清楚。有研究表明， miRNA-140 具有抑制肝臟腫瘤的作用，而 DDX20 的缺失可能導致miRNA-140 功能受損，從而導致肝癌的發(fā)生[14]。

2.2?DDX20?與胃癌

胃癌是世界五大常見癌癥之一，也是癌癥相關死亡率排名第三的癌癥。盡管在全球范圍內胃癌的發(fā)病率和死亡率呈明顯下降趨勢，但在東歐，南美尤其是亞洲地區(qū)仍然十分普遍。所以盡早診斷胃癌必然是改善預后和生存結局的關鍵。臨床數(shù)據(jù)研究表明，胃癌的治愈率大概為 30%， 其癌細胞的轉移復發(fā)是導致其死亡率居高不下的重要原因之一 [15]。胃癌的發(fā)病率和死亡率均居于癌癥前列，而胃癌死亡率高的關鍵因素也是胃癌細胞的轉移難以被控制，當癌細胞從原發(fā)腫瘤轉移到另一個器官時候，也將癌癥治療難度推上了巔峰，使其腫瘤細胞的徹底清除變得更加難以實現(xiàn)。癌細胞的轉移受一系列促進細胞轉移基因的調控， 目前已有多種基因被證實有“癌癥轉移相關基因”的作用， 前期研究報道在胃癌細胞中，DDX20 基因參與了胃癌細胞的轉移調控。DDX20?在胃癌細胞中充當促癌基因的作用， 可能是胃癌治療的一個潛在的新靶點。

2.3?DDX20 與乳腺癌

全球范圍內，乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤。近年來發(fā)展中國家的乳腺癌發(fā)病率有所上升 [16]。由于乳腺癌的治療得到了進展，單純由乳腺癌引起的死亡并不多，往往是乳腺癌轉移引發(fā)的一系列病癥導致的死亡 [17]。因此， 篩選與乳腺癌轉移相關基因是非常重要的。近期有文獻報道稱 DDX20?參與并調控乳腺癌的轉移。在乳腺癌患者中，DDX20 的表達水平與乳腺癌患者的生存率呈負相關且DDX20?的高表達可促進乳腺癌細胞的轉移，而抑制DDX20 基因的表達則使得乳腺癌細胞的轉移得到延緩 [18]。同時也發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中MMP9?的表達與DDX20?的表達呈正相關， 且 MMP9?的表達水平與乳腺癌患者的生存率呈負相關， MMP9 可間接影響 DDX20?調控的乳腺癌細胞的遷移，而DDX20?也可調控 NF-κB 相關蛋白的表達從而影響 NF-κB 介導的癌癥相關信號通路[18]。DDX20 表達水平的升高意味著乳腺癌細胞從非轉移狀態(tài)轉變?yōu)檗D移狀態(tài)，而且 DDX20 與NF-κB?形成正反饋調節(jié)，參與癌癥的形成與發(fā)展。因此，

DDX20 可能是乳腺癌的發(fā)生和轉移的潛在檢測標志物。

2.4?DDX20 與前列腺癌

前列腺癌在歐洲國家中屬于第二大常見癌癥，也是美國男性癌癥死亡的第二大原因 [19]。雖然目前關于前列腺癌的病因仍不明確，但家族病史，肥胖以及高齡等因素有很大的患癌風險 [20]?；蜃儺愊嚓P研究也指出，乳腺癌 1?號基因（BRCA1），乳腺癌 2?號基因（BRCA2）[21]。除此之外， 還有很多的基因被報道與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展緊密相關， 如 DDX20。DDX20?在前列腺癌細胞中高表達，且 DDX20 的過表達會促進前列腺癌細胞增殖，遷移和侵襲 [22]。同樣在前列腺癌中 DDX20?的表達與 MMP9?表達成正相關并參與 NF-κB?信號通路的調控作用 [22]。這與之前我們提到的乳腺癌中DDX20?的作用及信號通路有很大的相似性。從而進一步說明了DDX20 在前列腺癌中也充當了促癌基因的作用。

在 DDX 蛋白家族中，DDX20 的研究相比于家族其他蛋白來說相對薄弱。DDX3 應該是目前為止該家族成員中研究最為廣泛的蛋白，研究者在口腔癌 [23]，乳腺癌 [24] 和肺癌[25] 中分別DDX3 的小分子抑制劑去處理腫瘤細胞，發(fā)現(xiàn)抑制 DDX3 的 ATP 水解酶和 RNA 解旋酶活性能抑制腫瘤細胞的遷移，使其凋亡增加等。DDX1 可能參與腫瘤發(fā)

生 [3]。而 DDX5?和 DDX7，研究較為廣泛的是他們作為轉錄共激活劑或者轉錄的輔助因子發(fā)揮作用 [3]?？梢妼φ麄€家族而言，DDX 蛋白或多或少都參與了癌癥的調控。但其在癌癥信號通路中可能受到多重因素的影響，可表現(xiàn)為促癌或者抑癌的雙重作用。DDX20 基因在各種癌癥中發(fā)揮著不同的功能，在肝癌中，DDX20?基因通過調控 miRNA-140 表達，抑制 NF-κB?信號通路的轉導，進而阻止肝癌細胞的進一步惡化發(fā)展。然而，在胃癌、乳腺癌和前列腺癌中， DDX20?起著促癌基因的作用。DDX20?通過影響 NF-κB?信號通路促進乳腺癌細胞及前列腺癌細胞的轉移?；诖?， 我們認為DDX20 可能通過不同的信號通路與不同的輔助因子或相關蛋白形成多種蛋白復合體參與到癌癥的轉移調控中，也為腫瘤的信號通路的研究提供了新的方向和思路。

• Fuller-Pace FV. DExD/H box RNA helicases： multifunctional proteins with important roles in transcriptional regulation. Nucleic acids research 2006; 34： 4206-4215.
• Cauchi RJ， Davies KE， Liu JL. A motor function for the DEAD-box RNA helicase， Gemin3， in Drosophila. PLoS genetics 2008; 4： e1000265.

Zender L， Xue W， Zuber J， Semighini CP， Krasnitz A， Ma B et al. An oncogenomics-based in vivo RNAi screen identifies?tumor?suppressors?in?liver?cancer.?Cell?2008;?135：?852864.

1?Takata A， Otsuka M， Yoshikawa T， Kishikawa?T，

screening in recent prostate cancer incidence， mortality， and survival rates. The Journal of urology 2000; 163： 364-365.

Hikiba Y， Obi S et al. MicroRNA-140 acts as a liver tumor suppressor by controlling NF-kappaB activity by directly targeting DNA methyltransferase 1 （Dnmt1） expression. Hepatology （Baltimore， Md） 2013; 57： 162-170.

• Rinella ES， Shao Y， Yackowski L， Pramanik S， Oratz R， Schnabel F et al. Genetic variants associated with breast cancer risk for Ashkenazi Jewish women with strong family histories but no identifiable BRCA1/2 mutation. Human genetics 2013; 132： 523- 536.

基金：福建省自然科學基金（2018J01723） 第一作者：李可

通訊作者：林堯，yaolin@fjnu.edu.cn