结构生物化学/核酸/RNA/RNA 解旋酶
RNA 解旋酶于 1980 年代被发现，是一种利用 ATP 结合和重塑 RNA 和核糖核蛋白复合物 (RNP) 的酶。大多数解旋酶在多组分装配体内与许多其他蛋白质一起工作并相互作用。虽然尚不清楚 RNA 解旋酶如何准确地定位其在复合物上的结合位点，但实验表明，它们很可能要么结合到辅因子，然后辅因子将其引导到复合物，要么解旋酶本身根据 RNA 上的复杂特征代码找到结合位点。RNA 解旋酶在真核 RNA 代谢中也起着重要作用，存在于所有生命王国。但人们对它们以及它们在细胞中的工作方式知之甚少。RNA 解旋酶与 DNA 解旋酶相似，具有相似的功能。
RNA 解旋酶也可以分为六个超家族 (SF)。SF 1 和 2 由非环形成的解旋酶组成。所有真核 RNA 解旋酶都属于这些超家族。SF 3 到 6 是可以形成环的解旋酶，可以在细菌和病毒中找到。
SF 1 和 2 可以细分为定义明确的解旋酶家族。每个家族具有独特的结构和功能特性。六个家族中有 RNA 解旋酶，其余的由 DNA 解旋酶组成。SF 1 和 2 中的解旋酶具有由两个相似解旋酶结构域组成的核心，并且在解旋酶核心的位置至少具有 12 个特征性序列基序。并非同一个家族中的所有解旋酶都具有相同的基序，但它们具有高度的序列保守性。在其他家族中，序列保守性较低。跨超家族，序列保守性甚至更低。这表明 DNA 和 RNA 解旋酶之间的分化在解旋酶家族分类中不是进化力量。
解旋酶核心也两侧被 C 端和 N 端结构域包围。末端结构域对于解旋酶的细胞特异性至关重要，因为它们帮助特定复合物招募蛋白质。它们通过与其他蛋白质相互作用或通过识别特定核酸片段来实现这一点。与核心的序列基序不同，C 端和 N 端结构域在家族之间没有保守性。SF1 和 SF2 中的某些家族也以解旋酶核心结构域的 VA 和 VI 基序之间的特征性 β 折叠为特征。显示这种 β 折叠的解旋酶家族是 Ski2 样、DHeAH/RHA 和 NS3/NPH-II 家族。其他家族，例如 Upf1 样和 RIG-I 样家族，在解旋酶核心结构域之间或内部有明显的插入。
NPH-II 解旋酶，存在于痘苗病毒中，以及来自丙型肝炎病毒的 NS3 解旋酶是两种对病毒复制至关重要的 RNA 解旋酶，并且已被广泛研究。这两种解旋酶都加载在 RNA 的 3' 单链上，并朝链的 5' 端移动。这些解旋酶从单链和双链的交界处开始，通过爆发和暂停开始解开 RNA。在暂停期间，解旋酶可能正在准备继续解开，但也可能从 RNA 上解离。截至目前，人们对作用于 RNA 的解旋酶的基本特征仍然知之甚少。
来源：Li PTX, Vieregg J, Tinoco I Jr. RNA 如何展开和重新折叠。Annu Rev Biochem。2008；77：77-100。
RNA 解旋酶采用两种解旋机制：典型机制和局部链分离。这两种方法都是 ATP 依赖性的，因为 ATP 结合不仅对于解旋酶结合到双链体是必需的，而且对于保持两个解旋酶结构域在一起也是必需的。在典型解旋和局部链解旋中，解旋酶结构域都以类似的方向包围核酸，并与 RNA 的糖磷酸骨架接触。这允许 RNA 解旋酶完全附着并通过消耗每个 ATP 移动 RNA 1nt。许多转运解旋酶可以在执行限速步骤之前以高达 18nt 的步长爆发移动，从而可以快速解开 RNA 双链体。在局部链解旋中，结合的 RNA 链通常在存在 ATP 模拟物的情况下在其骨架中显示出弯曲，而在典型解旋中没有显示出这种弯曲。弯曲降低了对双链体结构的偏好，并且最有可能代表双链体解开后两条链的 RNA 构象。
当 RNA 解旋酶典型地解开 RNA 链时，RNA 解旋酶会附着在 RNA 链的单链区域，然后沿着结合的链转运。它具有定义的方向，可以从 3' 到 5' 或从 5' 到 3' 移动，因为它会置换互补链。每个转运步骤都包含多个过程，包括 ATP 结合和水解。ATP 结合和水解驱动过程前进。这种类型的缠绕需要链相对于双链体具有特定极性的单链区域。已知执行这种机制的 RNA 解旋酶家族是 Upf1 样、Ski2 样、RIG-I 样和 DEAH/RHA。
当 RNA 解旋酶直接加载到 RNA 的双链区域，并使用 ATP 分离链时，就会发生局部链分离。与典型方法不同，这种类型的解旋不需要具有特定方向的单链区域，也不需要 ATP 水解。ATP 结合足以使双链体解旋发生，但 ATP 水解是成功将解旋酶从 RNA 上分离所必需的。由于链会快速重新退火，有时酶会在链完全分离之前解离。然而，随着 RNA 链的变长，这种类型的解旋是不利且效率低下的。DEAD-box 家族以这种方式解开双链体，并且只能处理具有 10 到 12 个碱基对的双链体。
RNA 解旋酶除了解开双链体外，还有其他功能。它还可以置换 RNA 上的蛋白质。这称为 RNP 重塑。RNP 重塑似乎在 RNA 解旋酶的功能中很重要，因为 RNA 通常在体内附着在蛋白质上。然而，RNP 重塑对于解旋并非必不可少，但也适用于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质，而另一些解旋酶可以去除更广泛的蛋白质。
RNA 解旋酶还被证明有助于 RNA 折叠过程。例如，RNA 解旋酶作为 RNA 伴侣，促进和调节真菌线粒体中的 RNA 折叠。它们不应与也帮助 RNA 折叠的蛋白质伴侣混淆。RNA 伴侣引导 RNA 经历一系列折叠步骤，同时不断校对。它确定形成的底物是正确还是错误。如果正确，则继续该过程，但如果错误，则忽略该底物，并且 RNA 伴侣为 RNA 折叠开辟了一条新的反应路径。另一方面，蛋白质伴侣催化折叠路径的步骤并帮助稳定随后的 RNA 结构。
其他解旋酶家族在先天免疫系统中也表现出活性。RIG-I RNA 解旋酶会转运到 RNA 双链体，但它不会解开双链体，而是充当模式识别受体，并判断细胞质中是否存在病毒 RNA。它根据病毒复制过程中产生的长双链 RNA 来检测病毒 RNA。只有病毒 RNA 会被检测到，因为真核细胞中大多数 RNA 仅形成短 RNA 双链体，这非常适合局部链解旋过程。
DEAH/RHA 解旋酶在分离剪接的 mRNA 与 剪接体 以及连接 外显子 到 mRNA 方面也起着作用。它通过附着在 mRNA 上并从 3' 到 5' 方向移动来分离剪接的 mRNA 与剪接体，在此过程中断开 RNA-RNA 和 RNA-蛋白质之间的连接。
Jankowsky, Eckhard. "RNA helicases at work: binding and rearranging." Trends in Biochemical Sciences. xx (2010): 1-11. Web.