Nat Comm丨苏瑞/Chun-Wei Chen/李晓波合作揭示DDX6介导的液-液相分离在肿瘤代谢和耐药中的作用和机制|mrna|介导|细胞|苏瑞|蛋白

真核细胞的组织结构依赖于膜结合和非膜结合的细胞器，从而实现对基因表达、信号转导和生物过程的精确时空调控。越来越多的证据表明，无膜核糖核蛋白（ RNP ）颗粒是通过特定 RNA 与 RNA 结合蛋白之间的相互作用形成的动态液 - 液相分离（ LLPS ）凝聚体，并在转录后基因表达调控中发挥重要作用。应激颗粒（ stress granules ）和 P 小体（ processing bodies ）是细胞质中进化上保守且最常见的 RNP 颗粒。应激颗粒在应激条件下翻译起始受到抑制时形成，包含处于翻译过程中停滞的 mRNA 。 P 小体最初被认为是 mRNA 降解的主要场所因为其中富集了解帽和降解相关的 RNA 结合蛋白【1】。然而，有研究发现，聚集在 P 小体中的转录本可以离开 P 小体并重新进入翻译过程【2-5】。这些研究支持了一个颇具争议的结论，即 P 小体主要是 mRNA 的储存场所而非降解场所，从而凸显了在特定生物学背景下重新审视并深入研究其在基因表达调控中确切作用的必要性。

急性髓系白血病（ AML ）是一种造血系统恶性肿瘤，其特征为髓系分化受阻及未成熟祖细胞的克隆性增殖。仅约 30% 的 AML 患者能够存活超过 5 年，而且近几十年来这一生存率并未显著改善。越来越多的证据表明，耐药细胞能够快速适应应激微环境，从而帮助其抵抗化疗。然而，细胞质中的 RNP 颗粒是否以及如何参与白血病发生或化疗耐药仍不清楚。 AML 细胞，包括白血病干细胞（ LSCs ），在应激微环境下表现出高度可塑性，并通过代谢适应维持不受控制的增殖，这一现象被称为代谢重编程。与主要依赖糖酵解的正常造血干细胞（ HSCs ）不同， AML 细胞，尤其是 LSCs ，高度依赖线粒体氧化磷酸化（ OxPhos ）进行能量转化。这种代谢重塑在血液系统恶性肿瘤中日益受到关注，并成为开发创新疗法的重要方向。尽管已有这些研究发现，白血病发生、 RNP 颗粒与代谢重编程之间的关系仍不清晰。

近期，美国希望之城国家医疗中心（ City of Hope National Medical Center ）苏瑞课题组联合梅奥诊所Chun-Wei Chen课题组以及哈尔滨医科大学李晓波课题组，在 Nature C ommunications 上发表题为

DDX6 undergoes phase separation to modulate metabolic plasticity and chemoresistance

的研究论文。该研究揭示了RNA解旋酶DDX6通过LLPS驱动P小体组装，进而调控AML的代谢可塑性和化疗耐药性。

为探究 LLPS 在 AML 发生中的作用，研究团队构建了一个包含 2,084 个 sgRNA 的 CRISPR 文库，靶向所有高置信度的应激颗粒和 P 小体相关蛋白，并用于体外细胞及体内动物模型的筛选。该分析结果显示， DDX6 是 AML 中最具潜力的靶点之一。 DDX6 具有一个 RecA 样 DEAD 结构域和一个解旋酶结构域，它在 N 端和 C 端包含两个预测的内在无序区域（ IDR ）。通过多种正交实验，包括体外和体内 FRAP 和液滴形成实验，研究团队证明 DDX6 能够发生液 - 液相分离并触发 P 小体组装。该研究进一步构建多个 DDX6 截短体证实其 N 端本征无序区（ IDR ）和 DEAD 结构域对其 LLPS 能力至关重要。此外，加入 poly(U)-RNA （而非 poly(C)-RNA ）可显著增强 DDX6 液滴的组装。

为了评估 DDX6 ，尤其是其液 - 液相分离（ LLPS ）能力，在白血病发生中的作用，该团队综合使用多种不同遗传背景的 AML 模型，包括 AML 患者来源异种移植（ PDX ）模型，发现 DDX6 敲除可显著抑制 AML 细胞生长，促进 AML 细胞向髓系分化，并抑制 LSC 克隆形成能力。最重要的是，这些功能可以通过过表达野生型 DDX6 得到回补，但无法通过缺失 LLPS 能力的 DDX6 截短体回补，表明 DDX6 在 AML 中的功能在很大程度上依赖于其触发 LLPS 和 P 小体组装的能力。此外， Ddx6 条件性敲除小鼠的表型分析显示， Ddx6 的杂合或纯合敲除对正常造血功能影响极轻微，提示 DDX6 可能是一个潜在的 AML 治疗靶点。

综合多组学分析（包括 CLIP-seq 、 RNA-seq 和 P 小体 RNA-seq ）表明，与 DDX6 结合但分布在 P 小体外的转录本相比， DDX6 结合且在 P 小体中富集的转录本具有显著更低的 GC 含量。此外，在 DDX6 敲除后表达水平下降的 DDX6 结合且在 P 小体中富集的转录本，其 GC 含量远低于在 DDX6 敲除后表达水平上升的、 DDX6 结合但分布在 P 小体外的转录本。这些发现提示， P 小体可能是那些可直接与 DDX6 蛋白相互作用且 GC 含量较低的 mRNA 的 “ 储存库 ” 。 DDX6 敲除会导致 P 小体解体，从而引发这些依赖 LLPS 的 DDX6 靶标 mRNA 的降解。值得注意的是， BCAT1 mRNA （ GC 含量： 37% ）在 DDX6 敲除后是下调最显著的转录本，并且在急性髓系白血病（ AML ）中与 DDX6 表现出显著的正相关。一系列单分子水平的实验进一步表明， BCAT1 mRNA 富集于 P 小体中，并未在 P 小体内被降解；相反， P 小体作为 DDX6 结合且 GC 含量低的转录本（如 BCAT1 ）的储存场所，将这些 mRNA 从类液体的细胞质环境中保护起来，防止其降解。

BCAT1 将支链氨基酸（ BCAAs ）转化为支链酮酸，后者进一步脱羧生成乙酰辅酶 A 和琥珀酰辅酶 A ，从而促进三羧酸循环并驱动氧化磷酸化（ OxPhos ）产生大量 ATP 。在 AML 细胞中， DDX6 基因敲除显著降低 OxPhos ，而 BCAT1 的过表达在很大程度上逆转了这一效应。同位素示踪代谢组学分析显示， DDX6 敲除通过下调 BCAT1 表达显著影响了 AML 中 BCAA 代谢。体内外功能实验进一步表明， DDX6 敲除或 BCAT1 敲低显著提高 AML 细胞对一线化疗药物阿糖胞苷（ Ara-C ）的敏感性，并显著延长小鼠存活时间；同时， DDX6 敲除诱导的敏感性可通过 BCAT1 过表达部分逆转。这些结果表明， BCAT1 是 DDX6 在 AML 中功能上必需的靶标，介导其在白血病发生和耐药中的作用。

总而言之，该研究表明DDX6作为一种能够发生液-液相分离（LLPS）并触发P小体组装的蛋白，选择性地将GC含量低的mRNA（如BCAT1 mRNA）富集到P小体中，从而保护其免于降解并维持稳态水平。通过正向调控 BCAT1 表达并重编程氨基酸代谢， DDX6 介导了急性髓系白血病（ AML ）细胞对标准化疗药物阿糖胞苷（ Ara-C ）的耐药性。

美国希望之城国家医疗中心毕红杰博士，李巍博士，任里力博士为本文的共同第一作者。梅奥诊所 Chun-Wei Chen 教授为本文的共同通讯作者，其研究方向主要聚焦于开发和拓展基因编辑工具 CRISPR 的新方法。目前， Chun-Wei Chen 课题组 ( https://www.mayo.edu/research/labs/gene-editing-cellular-engineering/overview ) 有多个博士后职位空缺，欢迎感兴趣的博士后及博士研究生联系。

简历投递（有意者请将个人简历等材料发至）：

https://jinshuju.net/f/ZqXwZt或扫描二维码投递简历

https://www.nature.com/articles/s41467-025-66966-4

制版人：十一

参考文献

1. Sheth U, Parker R. Decapping and decay of messenger RNA occur in cytoplasmic processing bodies.Science. 2003;300:805-8.

2. Brengues M, Teixeira D, Parker R. Movement of eukaryotic mRNAs between polysomes and cytoplasmic processing bodies.Science.2005;310:486-9.

3. Bhattacharyya SN, Habermacher R, Martine U, Closs EI, Filipowicz W. Relief of microRNA-mediated translational repression in human cells subjected to stress.Cell.2006;125:1111-24.

4. Eulalio A, Behm-Ansmant I, Schweizer D, Izaurralde E. P-body formation is a consequence, not the cause, of RNA-mediated gene silencing.Mol Cell Biol.2007;27:3970-81.

5. Horvathova I, Voigt F, Kotrys AV, et al. The Dynamics of mRNA Turnover Revealed by Single-Molecule Imaging in Single Cells.Mol Cell. 2017;68:615-625.e9.

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（*排名不分先后）