NF-kB (nukleární faktor kappa light chain enhancer of activated B cells) je rodina vysoce konzervované transkripční faktory, které regulují mnoho důležitých buněčných chování, zejména zánětlivé reakce, buněčný růst a apoptózu . NF-kB se také podílí na onemocněních, jako je rakovina, artritida a astma (přezkoumáno v ).
Složení a aktivace NF-kB
Schematické znázornění kanonické NF-kB aktivační drahou., Obrázek upravený z PMID: 17119127.
NF-kB je tvořena homo-nebo hetero-dimerizací členů rodiny Rel proteinů vázajících DNA. U savců patří mezi ně RelA (p65), c-rel, RelB, p105 (předchůdce p50) a p100 (předchůdce p52). Každý člen této rodiny obsahuje Rel homology domain (RHD), která se skládá z DNA vazebné oblasti, dimerizace region a jaderný lokalizační signál.
aktivita NF-kB je regulována rodinou proteinů známých jako IkBs, mezi něž patří IkBa, IkBß, IkBy, IkBe a Bcl-3., Když v jejich inaktivovaného stavu, NF-kB komplexy jsou lokalizovány v cytoplazmě v komplexu s IkB kinázy-α (IKKa), IkB kinázy-β (IKKß) a IKKy/NEMO, non-enzymatic protein, který může fungovat jako lešení. Komplex IKK může být aktivován různými cytokiny, zánětlivými molekulami a stresovými signály .
V kanonické dráhy, aktivované IKKb fosforyluje IkB, který je následně ubiquitní a označen pro degradaci proteázami. To uvolňuje NF-kB z komplexu obsahujícího IkB a odmaskuje jaderný lokalizační signál (NLS)., Komplex NF-kB složený z RelA/c-Rel/p50 se pak přemístí do jádra, kde může aktivovat transkripci svých cílových genů . V nekanonické dráze je P100 degradován na p52, což umožňuje přemístění komplexu RelB/p52 z cytoplazmy do jádra .
V závislosti na složení NF-kB v jádru budou aktivně transkribovány různé geny. Tato variace a specificita v genových cílech je dále určena post translační modifikací různých podjednotek, jako je fosforylace p65.,
na NF-kB je zaměřeno velké množství genů, včetně jeho vlastního inhibitoru, IkB. V tomto případě se nově vyrobený IkB bude vázat na komplex NF-kB a zvýší jeho lokalizaci v cytoplazmě, což představuje negativní smyčku automatické regulační zpětné vazby pro aktivitu NF-kB.
schéma nekanonické aktivační dráhy NF-kB. Zde je P100 degradován na p52. Obrázek převzat z PMID: 17119127
NF-kB v imunitní reakci
primární funkcí NF-kB je v regulaci apoptózy., Zda transkripční faktor indukuje anti-apoptotických nebo pro-apoptotických odpověď, je, jak buňka-typ a podněty závislé. Zatímco NF-kB převážně zabraňuje apoptóze v B buňkách a podporuje aktivaci B buněk, jeho účinek v T buňkách je variabilní a závisí na typu podnětů . Například apoptóza vyvolaná glukokortikoidy v T-buňkách může být inhibována NF-kB, zatímco apoptóza zprostředkovaná ionomycinem vyžaduje aktivaci NF-kB . Kromě toho NF-kB zabraňuje prozánětlivému cytokinu TNF-alfa vyvolávat apoptózu v reakci na zánět nebo virové infekce.,
Podobně jako jeho roli v regulaci apoptózy v buňkách bílých krvinek, NF-kB může buď zabránit apoptózu hepatocytů, čímž se zvyšuje regeneraci jater , nebo indukují apoptózu v případě virových infekcí, jako je například adenovirový infekce . Je zajímavé, že některé viry, jako je HIV, EBV a hepatitida C, indukují aktivaci NF-kB, aby se zabránilo apoptóze v infikovaných buňkách .
role v Mechanobiologii
kromě své významné role v regulaci imunitní odpovědi byla NF-kB také identifikována jako mediátor mechanotransdukce v několika typech buněk., Tato role se provádí změnami jak v její aktivaci, tak v lokalizaci v reakci na mechanické signály.
Změnil dynamiku cytoskeletu, například, bude aktivovat NF-kB a tato činnost je rozhodující v případě rakoviny, kde změny v mechanických vlastnostech buněčné prostředí vést nejen ke změněné transkripce profily, ale také, lamellipodia tvorbu a lepší pohyblivosti buněk. V této souvislosti bylo provedeno mnoho podpůrných studií.,
například bylo zjištěno, že tuhost substrátu reguluje aktivitu NF-kB v buňkách plicního adenokarcinomu, přičemž tužší substráty podporují šíření buněk . Mechanické vlastnosti jako je tuhost substrátu jsou detekovány aktivace integrins do fokálních adhezí, a kontraktilní aktivitu actomyosin vláken v cytoskeletu. Bylo zjištěno, že regulace aktivity NF-kB je v tomto případě regulována kontrakcemi aktomyosinu., Mechanotransdukce signálů pocházejících z ohniskových adhezí a kulminující aktivací NF-kB je usnadněna převážně prostřednictvím Rho zprostředkovaných cest. Například, aktivace alpha6/integrin beta4 ve fokální adheze, aktivace Rac1 a Cdc42, což degraduje IkB, což vede k aktivaci NF-kB .
Podobně, patologické zvýšení buněčné motility, což může vést k maligní transformace, byla spojena s RhoA–ROCK-zprostředkovanou aktivaci NF-kB ., Tady, narušení endoteliální buňka-buňka kontakty byl viděn zahájit reorganizaci aktinu, s následnou aktivací RhoA a PKD1 (protein kinázy D1). Aktivace PKD1 pomocí RhoA je usnadněna aktivací SFK (rodinné kinázy Src) a npkc (nové enzymy PKC). Aktivní PKD1 podporoval aktivitu NF-kB a ačkoli specifické geny cílené NF-kB v tomto příkladu nebyly známy, autoři naznačili, že epiteliální tumorogeneze byla konečným výsledkem .
změny při tvorbě nebo demontáži aktinových vláken a mikrotubulů ovlivní také lokalizaci NF-kB., Zejména jaderné lokalizaci aktivuje NF-kB je v korelaci s cytoskeletu dynamiku a je závislá na mikroskopický založené motor protein dynein . Jak se snižuje obrat mikrotubulů a organizace aktinových vláken, zvyšuje se translokace NF-kB do jádra.
zvýšení translokace aktivovaného NF-kB na jádro bylo pozorováno u řady typů buněk, když jsou na buňku umístěny mechanické namáhání., Například u vaskulárních endoteliálních buněk a osteoblastů bylo prokázáno , že NF-kB se translokuje z cytoplazmy do jádra v reakci na smykový stres tekutiny. Podobné příklady zahrnují jaderné translokace NF-kB v chondrocyty podle velikosti závislé na tlakové namáhání, stejně jako v kultivované osteoblasty, podrobí oscilační (tj., non-continuous) průtok kapaliny . V druhém případě autoři také prokázali zapojení fokální adhezní kinázy (FAK) proti proudu NF-kB ., Zajímavé je, FAK není nutné pro TNF-α indukovanou aktivaci IKK, tedy s důrazem na roli FAK v mechanické, spíše než zánětlivých, aktivace NF-kB dráhy.
Aktivovat NF-kB (p65) translocates z cytoplazmy do jádra, kde se fyzicky váže na myocardin, zabraňuje tvorbě myocardin/SRF/CArG ternárního komplexu, a tím inhibici SRF-regulované genové exprese. Tato represe nakonec vede ke zvýšené proliferaci buněk., Na druhé straně, pokud je přítomen v dostatečných koncentracích, může myocardin blokovat vazbu NF-kB na specifický prvek DNA (NF-kB), tlumit nebo dokonce zrušit expresi TNF-α v buňkách stimulovaných LPS (obrázek přizpůsobený).
NF-kB je také spojena s jinými mechanosenzitivními signálními drahami. Zejména křížová řeč mezi cestou NF-kB a cestou SRF byla prokázána Tang et al (obr.5). V této práci, prováděné na buňkách srdečního a hladkého svalstva, byla NF-kB popsána jako represor genové exprese zprostředkované myocardinem/SRF., Tady, aktivovaný NF-kB se přestěhoval z cytoplazmy do jádra, kde interaguje s myocardin, zabraňuje tvorbě myocardin/SRF/CArG ternárního komplexu, a tím inhibici SRF-regulované genové exprese. Tato represe nakonec vedla ke zvýšené proliferaci buněk v souladu se zjištěními, že inaktivace myokardinu je spojena s růstem maligního nádoru . Důležité je, že mycardin může regulovat aktivitu NF-kB., K tomu dochází, když myocardin blokuje vazbu NF-kBs na specifické prvky DNA a bylo prokázáno, že tlumí nebo dokonce ruší expresi TNF-α v buňkách stimulovaných LPS. To má za následek sníženou proliferaci buněk, a proto naznačuje, že myocardin A NF-kB hrají antagonistické role v regulaci buněčného cyklu.
celkově je zřejmé, že organizace cytoskeletu a fyzikální vlastnosti buněčného mikroprostředí mohou modulovat aktivitu a lokalizaci NF-kB.