NF-κB信号途径-笔记.doc

核转录因子B(NF-B) nuclear transcription factorNF-B信号途径NF-B是属于Rel家族的转录因子，参与调节与机体免疫、炎症反应、细胞分化有关的基因转录。哺乳动物细胞中有五种NF-B/Rel：RelA(P65)，RelB，C-Rel，NF-B1(P50)、NF-B2(P52)，都具有Rel同源区(Relhomologydomain，RHD)，能形成同或异二聚体，启动不同的基因转录。静息状态下，NF-B二聚体与抑制蛋白IB结合成三聚体而被隐蔽于细胞质，胞外刺激可激活IB的泛素化降解途径，而使NFB二聚体进入胞核，调节基因转录。IB家族成员有IB，IB，IB，IB，IB，Bcl-3等，都具有与Rel蛋白相互作用的锚蛋白重复序列和与降解有关的C端PEST序列。IKK(IBkinases)是NF-B信号传导通路的关键性激酶。胞外信号如：肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor，TNF）、白介素1(interleukin-1，IL-1)等可以激活IKK，使IB磷酸化，随后被泛素化途径降解。NF-B抑制家族I-B和IKK 在静止细胞胞浆中NF-B与其抑制蛋白I-B、I-B和I-B结合形成复合物。其它I-B样蛋白包括Bcl-3、I-B-、I-B-（p100）、Cactus和Relish等1.NF-B的活化需要I-B的磷酸化和蛋白酶的快速降解。许多外界刺激如细胞因子、蛋白激酶活化因子、病毒、氧化物、细菌组成物（酯多糖、肽聚糖、鞭毛蛋白等）2-4。然而，复合物NF-B/I-B的形成在体内外能够被快速而有效地逆转。I-B激酶IKK是I-B离开NF-B并使之得以活化的必需前提，随之降解抑制因子I-B。NF-B的活化需要I-B32位和36位丝氨酸的磷酸化。但是在完整细胞I-B的磷酸化并不足以激活NF-B。 完整的IKK复合物包括2个催化亚单位IKK(IKK1)、IKK(IKK2)和1个伴随亚单位NEMO (NF-B essential modifier)或IKK。IKK和IKK属于丝/苏氨酸蛋白激酶，而NEMO虽包含有多个蛋白反应基序但却无明显的催化区。TNF-刺激显示c-IAP-1对NEMO的调节在IKK复合物的活化上作用特殊。NEMO保守的锌指结构对于NEMO的泛素化和IKK的活化至关重要5，特别是位于锌指417位的残基半胱氨酸6。IKK和其它激酶对IKK/NEMO的磷酸化在调节IKK活性的过程中发挥着相当作用，IKK/NEMO碳末端144-159、369和375位残基是IKK发挥磷酸化作用的主要位点7。IKK/NEMO是免疫、炎症和凋亡通路上的中心分子。与此相反地是IKKC417R在人THP.1单核细胞的IKK活性和NF-B的活化上起负性调节作用，使细胞对TNF-和LPS调节的凋亡增加6。位于IKK螺旋-环-螺旋HLH基序与碳末端之间的丝氨酸从的自身磷酸化使IKK活性下降。对于IKK，其丝氨酸176是NF-B诱导激酶NIK磷酸化的主要位点。同时NIK在胸腺微环境的中心耐受上起着重要作用8。 如前所述，尽管存在许多影响和不同的信号通路，但是I-B复合物和IKK复合物的磷酸化是NF-B在一系列刺激下转移进入细胞核内的前提。TRAF domainDomain binding and function:The approximately 150 amino acid TRAF domain is found in Tumor Necrosis Factor (TNF) receptor-associated factors. TRAF proteins appear to be a relatively recent evolutionary development as there is just one C. elegans TRAF protein and only two Drosophila, and six mammalian TRAF proteins. All mammalian TRAFs localize to the cytoplasm except TRAF4 which is found in the nucleus. TRAF proteins are recruited to the membrane through interactions of their TRAF domains with activated TNF receptors, IL-1/Toll receptors or through intermediate proteins such as the TRADDs. TRAFs primarily act in cell survival upon interacting with TNF receptors by activating the NFkB and AP-1 transcription factors. The six mammalian TRAF proteins have distinct functions. For example, TRAF3 regulates T-cell dependent antigen responses, TRAF4 is required for formation of the trachea and TRAF6 modulates IL-1, CD40, and LPS signaling. TRAFs are also important in Epstein-Barr Virus replication by binding to LMP1 and subsequently potentiating growth and transformationTRAF蛋白似乎是一个相对较新的进化，因为在线虫仅有一个TRAF蛋白，果蝇仅有两个，哺乳动物有六个TRAF蛋白质。所有哺乳动物TRAFs存在于细胞质中，除了TRAF4在细胞核。通过活化的TNF受体，IL-1/Toll受体或中介蛋白（如TRADDs）与TRAF功能区的相互作用使得TRAF蛋白是被招募到细胞膜。TRAFs与肿瘤坏死因子受体相互作用后，通过激活核转录因子和AP - 1转录因子，主要在细胞存活中发挥作用。核转录因子kappaB的研究进展 文章来源：医学网 发表时间：2007-04-02 10:48:00 关键字：核转录因子 生物体的生长、发育、分化的过程是受一系列基因表达而调控的，转录因子则对基因表达起着开或关的作用(单独作用或与其他蛋白联合作用。)核转录因子(nuclear transcription factor)是一类蛋白质，它们具有和某些基因上启动子(promotor)区的固定核苷酸序列结合，而启动基因转录的功能。核转录因子kappa B(NF- B)是其中重要的一组蛋白质。Sen和Baltimore10年前首先描述了NF- B，指出NF- B在B淋巴细胞免疫球蛋白轻链基因启动子上有结合位点，与轻链形成有关。同年，这些研究者发现NF- B在其他细胞中受到乳佛波酯的刺激时也可被激活，并且这种激活是独立的蛋白合成。接下来的几年，功能性NF- B的结合位点在许多基因的启动子中都有发现，并不是B细胞特异性的。这些启动子增强子包括IL-2、IL-6、GM-CSF、ICAM-1、MHC-I。作为可诱发的转录调节因子，NF- B结合位点可受到UV射线、生长因子、病毒感染、以及免疫刺激等而被激活1。它们可以调节许多与免疫功能和炎症有关的基因，在机体生理和病理条件下，发挥重要的功能。现已表明NF- B的功能涉及到免疫反应、胸腺发育、胚胎发生、炎症和急性反应、细胞繁殖、细胞凋亡、病毒感染和其他多种病理过程。因此，近年来NF- B的研究引起生物科学、生命科学以及医学界等众多领域科研人员的高度重视和兴趣。同时人们希望通过NF- B的研究揭示其他转录因子在基因开启和关闭中的奥秘，从而为防治许多疑难病症提供理论依据。1.NF- B家族成员及分子生物学特性NF- BRel家族共有5个成员，它们是c-Rel、 NF-Bl(p50p105)、NF- B2(p52p100)、RelA(p65)、RelB。这些蛋白都有1个大约由300个氨基酸组成的氨基末端，称为Rel同源区RHD或NRD(NF- BReldorsal)1，2，其中包括DNA结合区，二聚体化区及与I - B结合位点-NLS(nuclear translocation signal)。除RelB外，其他成员在体外都可形成同二聚体或异二聚体，RelB只能形成由p50或p52组成的二聚体。NF- Bl(p105)和NF- B2(p100)还有称为锚蛋白重复序列(ankyrin repeat)的C末端，这两种蛋白是p50和p52的前体蛋白3，4。另一个可能的NF- B家族成员为NF-AT(nuclear factor of activated T cells)，有一定的序列同源，但是并未发现它与RelNF- B成员形成二聚体，也未发现它与RelNF- B的DNA结合位点结合3。有活性的、DNA结合的NF- B是一个二聚体，传统的NF- B(p50与p65的二聚体)是其中研究最多的。每个不同的二聚体都有不同的特性，一定的二聚体结合位点也不同，传统NF- B结合的序列为5GGGRNNYYCC3，而RelA/c-Rel二聚体的结合序列为5HGGARNYYCC3(其中H代表A、C或T，R为嘌呤，Y为嘧啶)。在某些诱导性基因如那些编码组织因子及GM-CSF的启动子上可找到RelA/C-Rel异二聚体的选择性结合位点5。RelA/C-Rel二聚体由LPS或其他细胞因子诱导。不同二聚体识别细微的不同DNA靶目标的能力提高了NF- B亚单位进行不同的调节基因表达的能力。NF- B二聚体之间的不同还包括细胞类别特异性，不同的亚细胞定位，与I B的不同作用及不同的激活途径等1。2. NF- B的激活及调控在未受到刺激的静止细胞中，NF- B以两种无活性的形式存在于胞浆中：(1) 与其抑制分子I- B结合形成复合物；(2) 与其前体p100或p105相结合3。其活性可以被多种因子所激活，其中包括细胞因子类(TNF、IL-1、IL-2)，LPS，病毒感染(HIV-1、HTLV-1、乙肝病毒)，病毒蛋白(tax、X、E1A)T、B细胞抗原刺激剂，钙离子载体，蛋白合成抑制剂，紫外射线及X射线，乳佛波酯，一氧化氮以及过氧化氢等6。这些因子产生的第二信使信号导致I B的磷酸化和泛素化，继而被降解。I B与NF- B解离后，NF- B迅速发生核转移。P105或p100前体羧基末端蛋白水解后也可产生活化的NF- B二聚体。激活的NF- B可转录性上调NF- B1(编码p105)、NF- B2(编码p100)、c-Rel、Bcl-3和MAD-3(编码I B)基因3。3. NF- B与细胞凋亡Beg等在1995年发现缺乏RelA亚单位的鼠在胚胎期的死亡主要是因为肝细胞大量凋亡引起的，提示含有RelA的NF-B二聚体在胚肝中可以保护细胞不受促凋亡基因的影响。实验表明，缺乏NF- BRel基因或含有NF- BRel抑制剂的培养细胞在受到TNF或T细胞激活剂刺激时易发生凋亡7。用TNF 处理RelA阴性的胚胎成纤维细胞及巨噬细胞，可导致其存活率明显下降，而RelA阳性的或p50阴性的细胞存活率则不受影响。将RelA表达载体转染RelA阴性的3T3细胞，可显著提高细胞抗TNF 的细胞毒作用，从而提高细胞存活率8。在B淋巴细胞系中也可发现NF- B的抗凋亡作用。这些细胞系表达一定活性NF- B，若被灭活则可诱导凋亡。当成熟B淋巴细胞被NF- B活性抑制剂或抗氧化剂处理时，就发生了细胞凋亡。因此，B细胞中一定水平的NF- B对于保证细胞存活及增殖有重要的作用9。DNA损害剂如离子射线和道诺霉素，也可激活NF- B，而当NF- B被抑制时，其细胞毒作用更强，这给治疗提供了一条思路：在使用抗癌药的同时，抑制NF- B的活性可提高疗效。有许多抗癌药是通过诱导细胞凋亡来杀伤细胞的，当结合NF- B活性抑制剂一同使用时，它们的抗肿瘤活性一定会提高10。NF- B抗凋亡的作用可能是通过调节两种基因实现的，即调节超氧化锰歧化酶和锌指蛋白A20的基因。这两种基因的表达都可被TNF 诱导，而且表达的这两种蛋白产物都可以部分地保护细胞不发生凋亡。NF- B已证实是调节A20表达的关键转录调节子9。最近对神经细胞的研究发现NF- B有相反的作用。谷氨酸诱导的神经元细胞的毒性伴随着NF- B的诱导。在此情况下，NF- B的激活引起了细胞死亡，用阿司匹林或水杨酸抑制其活性时，就可以保护细胞不受谷氨酸的神经毒作用11。在雪旺细胞中，神经生长因子通过神经营养受体p75激活NF- B。由于p75受体取决于神经元发展的不同阶段及受体表达的量的不同，既可介导细胞生存又可介导细胞死亡，因此确定NF- B在这种神经胶质细胞中具有双向作用12。另外还有两篇报道提到NF- B的促凋亡作用。一篇是人胚胎肾细胞系的凋亡伴随NF- B的激活。另一篇指出Sindbis病毒在肿瘤细胞系中诱导的凋亡需NF- B的激活9。NF- B在细胞死亡中起促进还是抑制作用最终取决于细胞类型及诱导凋亡的刺激剂的性质。在不同类型的细胞中，由于激活了与细胞类别特异性转录因子相关的基因型，NF- B有着不同的功能。凋亡诱导刺激因激活了不同的控制凋亡及NF- B的路径而作用不同。NF- B起到了基因开关的作用，其功能取决于在一定的细胞型中它可进入的一系列基因9。4. NF- B与疾病由于调节对感染细胞因子及内毒素反应的直接作用，NF- B的激活可能在慢性疾病和急性疾病如风湿性关节炎、感染性休克等的发展中起重要作用。NF- B的活化在关节炎发病中的关键作用来源于以下两个发现：NF- B在关节滑膜中被激活，而其活性可被强的松，金化合物等治疗药物所抑制13。感染性休克是LPS或其他微生物刺激了多种感染性细胞因子的表达而引起的系统性炎症反应。这些大量的蛋白产物最终导致血压下降，多器官衰竭。最近提出LPS引起的一氧化氮在休克中起重要作用14。这些实验显示，缺乏iNOs的鼠不会发生内毒素休克。由于NF- B可激活iNOs基因的转录，LPS活化的NF- B在休克中就可能起着重要作用。其他NF- B的激活剂如TNF 也参与了休克的发展15。自身免疫疾病如系统性红斑狼疮(SLE)也与NF- B的激活有关。4.1动脉粥样硬化症：动脉粥样硬化的发生发展与脂质过氧化有关。这些氧化的脂质沉积在内皮下细胞外基质中，激活NF- B，引起参与炎症过程