DDX41通过解析G-四链体维持红细胞基因组稳定性并抑制cGAS介导的细胞死亡

本研究揭示了DEAD-box解旋酶DDX41在红细胞生成中的关键作用：通过直接结合并解析基因组G-四链体（G4）结构，维持核糖体生物合成稳定性，同时抑制cGAS-STING通路过度激活。研究人员利用条件性基因敲除小鼠模型和人类iPSC骨髓类器官，证实DDX41缺失导致G4积累诱发基因组不稳定性和红细胞发育障碍，为DDX41突变相关髓系肿瘤的发病机制提供了新见解。

　　

在血液系统疾病研究领域，DDX41基因突变作为最常见的遗传性髓系肿瘤易感因素，其致病机制长期未明。更令人困惑的是，携带该突变的患者往往表现出红细胞生成异常的早期症状，但传统理论难以解释为何这种广泛表达的RNA解旋酶会特异性影响红细胞谱系。这个谜团引发了科学界对DDX41生物学功能的深入探索。

美国西北大学（Northwestern University）的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，通过多维度实验揭示了DDX41在红细胞发育中的独特作用机制。研究人员发现DDX41实质上是基因组G-四链体（G-quadruplex, G4）的关键"解链酶"，其缺失会导致G4结构异常堆积，进而引发红细胞特异的基因组不稳定性和cGAS-STING通路激活。这一发现不仅解释了DDX41突变患者贫血症状的分子基础，更为髓系肿瘤的靶向治疗提供了新思路。

研究团队运用了多种关键技术：条件性基因敲除小鼠模型（包括VavCre、EpoRCre和HBBCre系统）、CRISPR/Cas9介导的人CD34⁺细胞基因编辑、单细胞RNA测序、CUT&RUN染色质分析，以及创新的iPSC衍生骨髓类器官培养系统。来自骨髓增生异常综合征（MDS）患者的原代细胞分析为临床相关性提供了直接证据。

Ddx41是早期终末红细胞生成的关键因子

通过阶段特异性敲除实验，研究人员发现Ddx41在红细胞早期终末分化阶段（CFU-E至原红细胞阶段）不可或缺。EpoRCre介导的早期敲除导致胚胎致死，而HBBCre介导的晚期敲除则不影响存活。杂合突变小鼠（EpoRCre:Ddx41^f/+）表现出大细胞性贫血和髓系细胞异常增殖，模拟了人类DDX41突变携带者的前驱症状。

DDX41调控G-四链体水平

全基因组CUT&RUN分析显示DDX41与G4结构在红细胞基因组上共定位。体外实验证实重组DDX41能直接解旋三种不同拓扑结构的G4，而常见髓系肿瘤相关突变体（R525H和G530D）则丧失此功能。在DDX41缺陷的红细胞中，G4水平显著升高，尤其在核糖体DNA（rDNA）富集区域，这解释了后续观察到的核糖体合成障碍。

基因组不稳定与核糖体缺陷

G4积累导致γ-H2AX（DNA双链断裂标志物）增加和rRNA转录抑制，伴随核糖体蛋白（如RPS19、RPS14）表达下降。虽然p53通路被激活，但基因敲除实验证明p53缺失不能挽救Ddx41敲除小鼠的胚胎致死性，暗示存在其他关键死亡机制。

cGAS-STING通路激活决定细胞命运

研究发现cGas基因敲除能完全挽救VavCre:Ddx41^f/f小鼠的致死表型。机制上，G4堆积通过释放核内DNA激活cGAS，进而触发干扰素-β（IFN-β）分泌和NF-κB信号活化。使用cGAS抑制剂（RU521）或STING抑制剂（H151）处理可显著减少DDX41缺陷细胞的死亡，这为临床干预提供了潜在靶点。

人类模型验证

在DDX41突变MDS患者骨髓样本中观察到G4、γ-H2AX和p53水平升高。通过iPSC衍生的三维骨髓类器官模型，研究人员证实DDX41缺陷的人类CD34⁺细胞表现出红细胞分化障碍，且这种缺陷可通过共培养系统传递给野生型细胞，提示微环境因素在疾病发展中的作用。

这项研究确立了DDX41作为G4解旋酶的新功能，阐明了其在维持红细胞基因组稳定性和抑制先天免疫激活中的双重作用。发现cGAS-STING而非p53通路是DDX41缺陷导致红细胞发育失败的关键介质，为理解髓系肿瘤的谱系特异性病理机制提供了新范式。从转化医学角度看，针对G4-cGAS轴的治疗策略可能特别适用于DDX41突变相关的血液疾病，而骨髓类器官模型的成功建立则为个性化医疗提供了新的研究平台。这些发现不仅解决了领域内关于DDX41功能的核心争议，更为遗传性血液疾病的精准治疗开辟了新途径。