結構生物化學/核酸/RNA/RNA 解旋酶
RNA 解旋酶於 1980 年代被發現，是一種利用 ATP 結合和重塑 RNA 和核糖核蛋白複合物 (RNP) 的酶。大多數解旋酶在多組分裝配體內與許多其他蛋白質一起工作並相互作用。雖然尚不清楚 RNA 解旋酶如何準確地定位其在複合物上的結合位點，但實驗表明，它們很可能要麼結合到輔因子，然後輔因子將其引導到複合物，要麼解旋酶本身根據 RNA 上的複雜特徵程式碼找到結合位點。RNA 解旋酶在真核 RNA 代謝中也起著重要作用，存在於所有生命王國。但人們對它們以及它們在細胞中的工作方式知之甚少。RNA 解旋酶與 DNA 解旋酶相似，具有相似的功能。
RNA 解旋酶也可以分為六個超家族 (SF)。SF 1 和 2 由非環形成的解旋酶組成。所有真核 RNA 解旋酶都屬於這些超家族。SF 3 到 6 是可以形成環的解旋酶，可以在細菌和病毒中找到。
SF 1 和 2 可以細分為定義明確的解旋酶家族。每個家族具有獨特的結構和功能特性。六個家族中有 RNA 解旋酶，其餘的由 DNA 解旋酶組成。SF 1 和 2 中的解旋酶具有由兩個相似解旋酶結構域組成的核心，並且在解旋酶核心的位置至少具有 12 個特徵性序列基序。並非同一個家族中的所有解旋酶都具有相同的基序，但它們具有高度的序列保守性。在其他家族中，序列保守性較低。跨超家族，序列保守性甚至更低。這表明 DNA 和 RNA 解旋酶之間的分化在解旋酶家族分類中不是進化力量。
解旋酶核心也兩側被 C 端和 N 端結構域包圍。末端結構域對於解旋酶的細胞特異性至關重要，因為它們幫助特定複合物招募蛋白質。它們透過與其他蛋白質相互作用或透過識別特定核酸片段來實現這一點。與核心的序列基序不同，C 端和 N 端結構域在家族之間沒有保守性。SF1 和 SF2 中的某些家族也以解旋酶核心結構域的 VA 和 VI 基序之間的特徵性 β 摺疊為特徵。顯示這種 β 摺疊的解旋酶家族是 Ski2 樣、DHeAH/RHA 和 NS3/NPH-II 家族。其他家族，例如 Upf1 樣和 RIG-I 樣家族，在解旋酶核心結構域之間或內部有明顯的插入。
NPH-II 解旋酶，存在於痘苗病毒中，以及來自丙型肝炎病毒的 NS3 解旋酶是兩種對病毒複製至關重要的 RNA 解旋酶，並且已被廣泛研究。這兩種解旋酶都載入在 RNA 的 3' 單鏈上，並朝鏈的 5' 端移動。這些解旋酶從單鏈和雙鏈的交界處開始，透過爆發和暫停開始解開 RNA。在暫停期間，解旋酶可能正在準備繼續解開，但也可能從 RNA 上解離。截至目前，人們對作用於 RNA 的解旋酶的基本特徵仍然知之甚少。
來源：Li PTX, Vieregg J, Tinoco I Jr. RNA 如何展開和重新摺疊。Annu Rev Biochem。2008；77：77-100。
RNA 解旋酶採用兩種解旋機制：典型機制和區域性鏈分離。這兩種方法都是 ATP 依賴性的，因為 ATP 結合不僅對於解旋酶結合到雙鏈體是必需的，而且對於保持兩個解旋酶結構域在一起也是必需的。在典型解旋和區域性鏈解旋中，解旋酶結構域都以類似的方向包圍核酸，並與 RNA 的糖磷酸骨架接觸。這允許 RNA 解旋酶完全附著並透過消耗每個 ATP 移動 RNA 1nt。許多轉運解旋酶可以在執行限速步驟之前以高達 18nt 的步長爆發移動，從而可以快速解開 RNA 雙鏈體。在區域性鏈解旋中，結合的 RNA 鏈通常在存在 ATP 模擬物的情況下在其骨架中顯示出彎曲，而在典型解旋中沒有顯示出這種彎曲。彎曲降低了對雙鏈體結構的偏好，並且最有可能代表雙鏈體解開後兩條鏈的 RNA 構象。
當 RNA 解旋酶典型地解開 RNA 鏈時，RNA 解旋酶會附著在 RNA 鏈的單鏈區域，然後沿著結合的鏈轉運。它具有定義的方向，可以從 3' 到 5' 或從 5' 到 3' 移動，因為它會置換互補鏈。每個轉運步驟都包含多個過程，包括 ATP 結合和水解。ATP 結合和水解驅動過程前進。這種型別的纏繞需要鏈相對於雙鏈體具有特定極性的單鏈區域。已知執行這種機制的 RNA 解旋酶家族是 Upf1 樣、Ski2 樣、RIG-I 樣和 DEAH/RHA。
當 RNA 解旋酶直接載入到 RNA 的雙鏈區域，並使用 ATP 分離鏈時，就會發生區域性鏈分離。與典型方法不同，這種型別的解旋不需要具有特定方向的單鏈區域，也不需要 ATP 水解。ATP 結合足以使雙鏈體解旋發生，但 ATP 水解是成功將解旋酶從 RNA 上分離所必需的。由於鏈會快速重新退火，有時酶會在鏈完全分離之前解離。然而，隨著 RNA 鏈的變長，這種型別的解旋是不利且效率低下的。DEAD-box 家族以這種方式解開雙鏈體，並且只能處理具有 10 到 12 個鹼基對的雙鏈體。
RNA 解旋酶除了解開雙鏈體外，還有其他功能。它還可以置換 RNA 上的蛋白質。這稱為 RNP 重塑。RNP 重塑似乎在 RNA 解旋酶的功能中很重要，因為 RNA 通常在體內附著在蛋白質上。然而，RNP 重塑對於解旋並非必不可少，但也適用於典型解旋的解旋酶和 DEAD-box 蛋白。一些解旋酶只能去除某些蛋白質，而另一些解旋酶可以去除更廣泛的蛋白質。
RNA 解旋酶還被證明有助於 RNA 摺疊過程。例如，RNA 解旋酶作為 RNA 伴侶，促進和調節真菌線粒體中的 RNA 摺疊。它們不應與也幫助 RNA 摺疊的蛋白質伴侶混淆。RNA 伴侶引導 RNA 經歷一系列摺疊步驟，同時不斷校對。它確定形成的底物是正確還是錯誤。如果正確，則繼續該過程，但如果錯誤，則忽略該底物，並且 RNA 伴侶為 RNA 摺疊開闢了一條新的反應路徑。另一方面，蛋白質伴侶催化摺疊路徑的步驟並幫助穩定隨後的 RNA 結構。
其他解旋酶家族在先天免疫系統中也表現出活性。RIG-I RNA 解旋酶會轉運到 RNA 雙鏈體，但它不會解開雙鏈體，而是充當模式識別受體，並判斷細胞質中是否存在病毒 RNA。它根據病毒複製過程中產生的長雙鏈 RNA 來檢測病毒 RNA。只有病毒 RNA 會被檢測到，因為真核細胞中大多數 RNA 僅形成短 RNA 雙鏈體，這非常適合區域性鏈解旋過程。
DEAH/RHA 解旋酶在分離剪接的 mRNA 與 剪接體 以及連線 外顯子 到 mRNA 方面也起著作用。它透過附著在 mRNA 上並從 3' 到 5' 方向移動來分離剪接的 mRNA 與剪接體，在此過程中斷開 RNA-RNA 和 RNA-蛋白質之間的連線。
Jankowsky, Eckhard. "RNA helicases at work: binding and rearranging." Trends in Biochemical Sciences. xx (2010): 1-11. Web.