追踪脑瘤突变引发的缺陷帮助开发新型的靶向性癌症疗法

  最近，来自圣裘德儿童研究医院的研究者在国际杂志Journal of Molecular Biology上刊登了他们最新的研究成果，或为开发治疗常见儿童脑瘤的靶向性疗法提供希望，研究者表示，文章中我们发现名为DDX3X的基因突变会导致产生不同的分子缺陷，而这种突变并不是所有都会导致常见的细胞缺陷，因此开发靶向作用DDX3X突变的新型疗法需要根据不同患者的病情来评估不同疾病相关突变引发的特殊分子缺陷。
  在美国每年大约有400名儿童和未成年人被诊断为髓母细胞瘤，这种肿瘤是美国最为常见的儿童脑瘤，一般而言该疾病仅被昂做单一疾病来进行治疗，然而由于存在不同的肿瘤亚型使得不同病人的预后往往变化较大；大约11%的髓母细胞瘤患者为WNT亚型，而利用当前疗法几乎可以让所有患者存活下去，包括外科手术、放疗以及化疗方法，但会对患者带来严重的疗法副作用。
  这项研究中，研究人员利用多种生化、遗传及结构生物学技术鉴别出了和髓母细胞瘤相关的基因DDX3X上的两个突变所相关的分子缺陷，基因突变会干扰DDX3X蛋白同RNA的结合能力，而细胞会利用RNA分子进行翻译从而制造出功能性的蛋白质。为了发挥适当的功能，DDX3X必须同RNA结合并且释放出存在ATP分子中的化学能量，研究者发现该过程依赖于DDX3X基因上的一段较短复杂的循环结构，即ATP结合循环结构，如果没有这种结构，DDX3X和其相关的酶类就不会利用ATP中储存的能量。
  研究者表示，两种DDX3X突变蛋白并不能利用ATP能量，相比较而言，和髓母细胞瘤相关的其它DDX3X突变则表现出了较少或者并未降低的ATP消耗活动；利用酵母模型就可以更好地理解这种突变引发的后果，如果相同的两种DDX3X突变蛋白中的一种并不能替代裂殖酵母中相似的蛋白质，那么酵母就会死亡，而这种替代作用如果涉及正常人类的DDX3X蛋白或者其它髓母细胞瘤相关突变的DDX3X蛋白，那么酵母就会存活。
  Partridge博士说道，将突变蛋白置于酵母模型中或可帮助鉴别出哪种缺陷是有害的，这对于理解DDX3X蛋白的功能非常关键，此前研究发现了裂殖酵母的DDX3X版本，而且其被认为在关键调节蛋白的翻译过程中扮演着重要角色，或许可以帮助清理部分RNA分子，这些调节性蛋白包括可以进行细胞分裂调节的细胞周期蛋白等。
  最后研究者表示，如今我们鉴别出了DDX3X基因突变的一系列缺陷，其或为后期开发个体化疗法来治疗携带这些基因缺陷的癌症患者提供一定的帮助。（转化医学网360zhyx.com）
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Cancer-Associated Mutants of RNA Helicase DDX3X Are Defective in RNA-Stimulated ATP Hydrolysis
Journal of Molecular Biology doi:10.1016/j.jmb.2015.02.015
Leslie B. Epling1, †, Christy R. Grace1, †, Brandon R. Lowe2, 3, †, Janet F. Partridge2, 3, , , Eric J. Enemark1, 3,
The DEAD-box RNA helicase DDX3X is frequently mutated in pediatric medulloblastoma. We dissect how these mutants affect DDX3X function with structural, biochemical, and genetic experiments. We identify an N-terminal extension (“ATP-binding loop”, ABL) that is critical for the stimulation of ATP hydrolysis by RNA. We present crystal structures suggesting that the ABL interacts dynamically with ATP and confirming that the interaction occurs in solution by NMR chemical shift perturbation and isothermal titration calorimetry. DEAD-box helicases require interaction between two conserved RecA-like helicase domains, D1 and D2 for function. We use NMR chemical shift perturbation to show that DDX3X interacts specifically with double-stranded RNA through its D1 domain, with contact mediated by residues G302 and G325. Mutants of these residues, G302V and G325E, are associated with pediatric medulloblastoma. These mutants are defective in RNA-stimulated ATP hydrolysis. We show that DDX3X complements the growth defect in a ded1 temperature-sensitive strain of Schizosaccharomyces pombe, but the cancer-associated mutants G302V and G325E do not complement and exhibit protein expression defects. Taken together, our results suggest that impaired translation of important mRNA targets by mutant DDX3X represents a key step in the development of medulloblastoma.