可提高化疗药物疗效！上海交通大学刘辰莹/杜鹏团队：结直肠癌的联合治疗新策略

【导读】转录酶DDX21对于核糖体的生成至关重要，在结直肠癌（CRC）中表达上调，但DDX21的失调机制以及其在CRC中促进肿瘤形成的机制尚不为人所知。

9月17日，上海交通大学刘辰莹/杜鹏研究团队在期刊《Oncogene》上发表了题为“The RNA helicase DDX21 activates YAP to promote tumorigenesis and is transcriptionally upregulated by β-catenin in colorectal cancer”的研究论文，本研究中，研究人员发现DDX21是β-catenin的一个直接转录靶基因，并介导了β-catenin在结直肠癌中的促癌功能。结直肠癌组织中DDX21的表达与β-catenin的表达及活性相关，DDX21高表达与结直肠癌患者的不良预后相关。DDX21的缺失导致细胞质易位和YAP转录活性降低，抑制结直肠癌细胞的增殖和迁移，而YAP的重新激活可部分挽救这一作用。研究人员还发现核糖体应激可能通过ZAKα-MKK4/7-JNK轴上调DDX21的表达，诱导LATS的下调和YAP的激活。总之，本研究揭示了结直肠癌中DDX21的转录激活机制以及核糖体应激反应中YAP的激活，表明了涉及诱导核糖体应激和YAP抑制的联合治疗的潜力。

https://www.nature.com/articles/s41388-024-03160-8#Abs1

背景知识

01

DEAD-box RNA解旋酶调节RNA结构的形成，在各种生物过程中发挥重要作用，包括核糖体的生物发生，转录和翻译。DDX21是核仁DEAD-box RNA解旋酶家族成员，并首先被鉴定为c- jun依赖转录的转录辅因子。近年来的研究阐明了DDX21协调基因转录和核糖体RNA加工的机制，揭示了DDX21在核糖体生物发生的多个步骤中的关键作用。此外，DDX21可解析基因组R环，并在基因转录过程中协同SIRT7维持基因组稳定性。尤其是，DDX21只有在适当的表达水平才能促进双链断裂(DSB)修复。DDX21的异常高表达延迟了同源重组(HR)修复，导致基因组不稳定和随后的肿瘤发生。癌症分析表明，DEAD-box RNA解旋酶DDX21的表达在CRC的mRNA水平显著上调，促进CRC的转移和肿瘤生长。然而，在结直肠癌中，DDX21 mRNA表达上调的转录激活机制以及DDX21的下游效应分子在肿瘤发生和进展中的作用仍不清楚。

Hippo通路是一个保守的信号通路，参与哺乳动物的器官大小控制和组织稳态。转录共激活因子YAP/TAZ是Hippo通路的主要下游效应因子。YAP/TAZ的异常激活导致多种肿瘤的发生和侵袭表型，包括CRC。YAP/TAZ可以调控基因转录和细胞行为以应对多种细胞刺激和胁迫，如渗透胁迫、能量胁迫、内质网应激、氧化应激和热应激。核糖体应激(RQC)又称核糖体毒性应激(ISR)，是指核糖体功能和生物发生的损害，最终导致各种应激信号的激活，包括P53、核糖体毒性应激反应(RSR)、核糖体相关质量控制RQC)和综合应激反应(ISR)。RSR是一种由MAP3K20激酶ZAKα启动的丝裂原活化蛋白(MAP)激酶信号级联，并激活与应激相关的MAP激酶p38和JNK。然而，RSR和Hippo通路之间的生物学相关性以及ZAKα在CRC中对YAP活性的调节作用仍然不清楚。

DDX21促进YAP在结直肠癌发生中的致癌功能

02

之前的研究已经表明，作为7SK snRNP的重要组成部分，DDX21可以调节RNA的二级结构和核糖体RNA（rRNA）的合成，并促进转录延伸。为了探究DDX21在结直肠癌细胞中的转录效应，研究人员对敲除和对照HCT-116细胞进行了RNA-seq分析。与对照细胞相比，DDX21敲除HCT-116细胞中下调了69个基因，上调了118个基因（log2FC>1, p<0.05）。尤其是，基因集富集分析（GSEA）揭示，YAP靶基因集在DDX21敲除HCT-116细胞中的差异表达基因中富集。qPCR分析进一步证实，DDX21敲除HCT-116和RKO细胞中经典的YAP靶基因（如CTGF、CYR61、THBS1和AXL）的mRNA水平降低。相反，稳定过表达DDX21增加了YAP靶基因的表达。与上述结果一致，蛋白质免疫印迹实验分析显示，DDX21敲除细胞中磷酸化YAP-Ser127的水平升高。研究人员还观察到DDX21敲除HCT-116细胞胞质中出现弥散的YAP染色，这反映了YAP的胞质转位。值得注意的是，研究人员没有检测到DDX21与YAP/TAZ/TEAD复合物的相互作用（未显示数据）。因此，尽管有报道表明YAP控制转录延伸，但DDX21可能不直接参与YAP/TEAD靶基因的转录调控。YAP激活在多种癌症中常见，包括结直肠癌。因此，研究人员探讨了YAP是否介导了DDX21在CRC中的促癌效应。为此，研究人员建立了DDX21敲低HCT-116细胞，并过表达了恒定活性的YAP5SA。正如预期的那样，DDX21敲低抑制HCT-116细胞的增殖、克隆形成和细胞迁移的作用被过表达恒定活性的YAP5SA逆转。此外，研究人员建立了DDX21过表达的HCT-116和HIEC-6细胞，并进行了YAP敲低。正如预期的那样，YAP敲低消除了DDX21过表达诱导的YAP靶基因的上调表达。持续观察发现，DDX21过表达可显著增强HCT-116和HIEC-6细胞的增殖、克隆形成和细胞迁移能力，而YAP敲低则可显著降低上述效应。综上所述，这些数据表明DDX21在结直肠癌中发挥促癌作用，可能通过激活Hippo通路下游效应分子YAP来实现。

DDX21会增强YAP的活性，促进结直肠癌的发生

研究小结

03

综上，本研究揭示了β-catenin在结直肠癌中转录激活DDX21, YAP/TEAD在响应核糖体应激时被激活，强调了靶向结直肠癌核仁DDX21和YAP/TEAD的联合策略的治疗潜力。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41388-024-03160-8#Abs1

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