DDX17通过解旋Raptor mRNA的rG4结构激活mTORC1信号抑制自噬促进肝细胞癌发生发展的机制研究

《Cellular & Molecular Biology Letters》:DDX17-mediated raptor-dependent mTORC1 activation links autophagy inhibition and metabolic compensation in HCC development

【字体: 时间:2026年04月24日 来源:Cellular & Molecular Biology Letters 10.2

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  本研究针对肝细胞癌(HCC)中mTORC1信号异常激活及自噬抑制的调控机制不清问题,揭示了DDX17通过直接结合并解旋Raptor 3′UTR的RNA G-四链体(rG4)结构,增强Raptor翻译,从而激活mTORC1信号、抑制自噬并驱动HCC进展,为联合靶向DDX17-mTORC1轴提供了新策略。

  
肝细胞癌(HCC)是全球范围内发病率和死亡率极高的恶性肿瘤,其高度异质性及易转移、易耐药的特点导致患者预后极差。尽管靶向治疗和免疫治疗取得了一定进展,但HCC的五年生存率仍不理想,寻找新的有效治疗靶点迫在眉睫。在HCC的发生发展中,mTORC1( mechanistic target of rapamycin complex 1)信号通路的过度激活是关键驱动力,其能促进肿瘤细胞增殖并抑制保护性的自噬(Autophagy)过程。然而,在HCC中,究竟是什么上游因子导致了mTORC1的持续激活,其精确的分子机制尚未完全阐明。DEAD-box RNA解旋酶DDX17已被发现在多种肿瘤中异常表达,但其在HCC中的具体功能及是否通过调控mTORC1-自噬轴发挥作用,仍是一个待解之谜。为了解决这一问题,研究人员在《Cellular》杂志上发表了题为“DDX17-mediated raptor-dependent mTORC1 activation links autophagy inhibition and metabolic compensation in HCC development”的研究论文,系统揭示了DDX17通过一种新颖的RNA结构调控机制,驱动HCC恶性进展的全过程。
为了揭示DDX17在HCC中的功能,研究者综合运用了多种关键技术:首先通过生物信息学分析了HCC临床样本中DDX17的表达与预后关联;利用体外细胞模型(包括HepG2、Huh-7等细胞系)进行基因敲低(KD)和过表达操作,结合CCK-8、集落形成实验评估增殖;采用免疫共沉淀(Co-IP)和GST pull-down验证DDX17与Raptor的直接结合;通过体外RNA解旋实验、报告基因系统及SHALiPE-seq等技术证实DDX17对Raptor 3′UTR中rG4结构的解旋功能;利用蛋白质印迹(WB)检测mTORC1通路蛋白(p-S6K、p-4EBP1)及自噬标志物(LC3、p62);通过透射电镜观察自噬小体;并使用Seahorse能量分析仪和脂质组学评估代谢变化。

DDX17通过结合并解旋Raptor mRNA的rG4结构促进其翻译

研究人员发现,DDX17并非通过传统的转录调控或蛋白互斥来影响mTORC1,而是直接靶向了mTORC1的核心 scaffold 蛋白Raptor的mRNA。DDX17作为一种RNA解旋酶,能够特异性识别并结合Raptor mRNA的3′非翻译区(3′UTR),该区域存在一个稳定的RNA G-四链体(rG4)结构。体外实验证实,DDX17通过其解旋酶活性“打开”了这个rG4结构,从而消除了该结构对翻译的阻碍作用,显著增强了Raptor的蛋白质翻译效率,导致细胞内Raptor蛋白水平升高,进而组装出更多活性的mTORC1复合物。这一发现首次将Raptor确立为rG4依赖的致癌靶点。

DDX17-Raptor轴激活mTORC1信号并抑制自噬

随着Raptor蛋白水平的增加,mTORC1信号通路被显著激活,表现为其下游底物S6K和4EBP1的磷酸化水平升高。活化的mTORC1进一步发挥了其关键的细胞生理功能——抑制自噬。实验数据显示,DDX17高表达导致自噬小体(Autophagosome)形成减少,自噬流标志物LC3-II/LC3-I比率下降,而自噬底物p62发生累积。当敲低DDX17后,mTORC1活性受抑,自噬过程得以恢复。这表明DDX17是通过上调Raptor来激活mTORC1,从而对HCC细胞施加了强烈的自噬抑制效应,这种抑制促进了肿瘤细胞的存活和增殖。

联合靶向DDX17与mTORC1产生协同抗肿瘤效应

在明确了DDX17-mTORC1轴的致癌作用后,研究者探索了其治疗价值。单独使用mTORC1抑制剂(如雷帕霉素Rapamycin)在HCC中易引发反馈激活或耐药。本研究发现,同时敲低DDX17并联合雷帕霉素处理,可对HCC细胞的增殖产生极强的协同抑制效果,并强烈诱导自噬的发生。这种“组合拳”策略有效规避了单药治疗的局限性,为HCC治疗提供了新的联合用药思路。

DDX17抑制引发代谢重编程与脂质累积

除了调控增殖与自噬,DDX17还深刻影响着肿瘤细胞的代谢适应(Metabolic adaptation)。抑制DDX17后,HCC细胞的糖酵解能力减弱(细胞外酸化率ECAR降低),同时伴随着自噬诱导后脂滴(Lipid droplet)的显著累积。这表明当DDX17功能受损时,肿瘤细胞试图通过改变代谢模式(如增强脂质储存)来补偿能量危机,揭示了DDX17在连接自噬抑制与代谢重编程中的关键角色。
该研究最终得出结论:DDX17通过解旋Raptor mRNA 3′UTR的rG4结构,促进Raptor翻译,进而激活mTORC1信号、抑制自噬,并驱动HCC的代谢适应和恶性进展。这项研究不仅揭示了DDX17-Raptor-mTORC1轴在HCC发生发展中的核心作用,还首次阐明了Raptor作为rG4依赖的致癌靶点的调控机制。更重要的是,研究证实了联合靶向DDX17和mTORC1具有强大的协同抗肿瘤效果,为克服HCC治疗耐药性提供了极具潜力的新策略,标志着在理解HCC分子网络调控方面取得了重要突破。
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