NF-kB (nuclear factor kappa light chain enhancer af aktiverede B-celler) er en familie af stærkt konserverede transkriptionsfaktorer, der regulerer mange vigtige cellulære adfærd, især inflammatoriske reaktioner, cellulær vækst og apoptose . NF-kB er også involveret i sygdomme som kræft, arthritis og astma (gennemgået i ).
Sammensætning og aktivering af NF-kB
Skematisk repræsentation af den kanoniske NF-kB aktivering vej., Figur tilpasset fra PMID: 17119127.
NF-kB dannes gennem homo – eller heterodimerisering af medlemmer af rel-familien af DNA-bindende proteiner. Hos pattedyr omfatter disse RelA (p65), c-rel, RelB, p105 (forstadiet til p50) og p100 (forstadiet til P52). Hvert medlem af denne familie indeholder et rel homology domain (RHD), som i sig selv består af en DNA-bindende region, en dimeriseringsregion og et nukleart lokaliseringssignal.
NF-kB aktivitet reguleres af familie af proteiner kendt som IkBs, som omfatter IkBa, IKB., IkBy, IkBe og Bcl-3., Når de er i deres inaktiverede tilstand, er NF-kB-komplekser lokaliseret i cytoplasmaet, i kompleks med IkB-kinase-α (IKKa), IkB-kinase -. (ikk)) og IKKy/NEMO, et ikke-en .ymatisk protein, der kan fungere som stillads. IKK-komplekset kan aktiveres af forskellige cytokiner, inflammatoriske molekyler og stresssignaler .
i den kanoniske vej aktiveres IKKb phosphorylater IkB, som efterfølgende UBI .uitineres og mærkes til nedbrydning af proteaser. Dette frigiver NF-kB fra det IkB-holdige kompleks og afslører det nukleare lokaliseringssignal (NLS)., Et NF-kB-kompleks sammensat af RelA/C-Rel / P50 vil derefter translokere til kernen, hvor det kan aktivere transkriptionen af dets målgener . I den ikke-kanoniske vej nedbrydes p100 til P52, hvilket tillader et RelB/P52-kompleks at translokere fra cytoplasma til kernen .
afhængigt af sammensætningen af NF-kB i kernen vil forskellige gener blive transkriberet aktivt. Denne variation og specificitet i genmål bestemmes yderligere af den post-translationelle modifikation af forskellige underenheder, såsom phosphorylering af P65.,
en lang række gener er målrettet af NF-kB, herunder dets egen hæmmer, IkB. I dette tilfælde vil nyproduceret IkB binde til NF-kB-komplekset og øge dets lokalisering i cytoplasmaet, hvilket repræsenterer en negativ automatisk regulatorisk feedbacksløjfe for NF-kB-aktivitet.
skematisk af den ikke-kanoniske NF-kB-aktiveringsvej. Her nedbrydes p100 til p52. Figur tilpasset fra PMID: 17119127
NF-kB i immunresponset
den primære funktion af NF-kB er i reguleringen af apoptose., Hvorvidt transkriptionsfaktoren inducerer et anti-apoptotisk eller pro-apoptotisk respons, er både celletype og stimuli afhængig. Mens NF-kB overvejende forhindrer apoptose i B-celler og fremmer B-celleaktivering, er dens virkning i T-celler variabel og afhængig af stimuli-typen . For eksempel kan glucocorticoidinduceret apoptose i T-celler hæmmes af NF-kB, mens ionomycinmedieret apoptose kræver NF-kB-aktivering . Endvidere forhindrer NF-kB den proinflammatoriske cytokin TNF-alpha fra at inducere apoptose som reaktion på betændelse eller virusinfektioner.,
der Svarer til dets rolle i regulering af apoptose i hvide blodlegemer, NF-kB kan enten forhindre apoptose i hepatocyte, og dermed øge leveren regenerering , eller inducere apoptose i tilfælde af virusinfektioner, såsom en adenoviral infektion . Interessant nok inducerer visse vira som HIV, EBV og Hepatitis C NF-kB-aktivering for at forhindre apoptose i de inficerede celler .
En Rolle i Mechanobiology
Bortset fra dens fremtrædende rolle i immunforsvaret forordning, NF-kB er også blevet identificeret som en formidler af mechanotransduction i flere celletyper., Denne rolle udføres gennem ændringer i både dens aktivering og lokalisering som reaktion på mekaniske signaler.
Ændret cytoskeleton dynamik, for eksempel, vil aktivere NF-kB, og denne aktivitet er af afgørende betydning i kræft, hvis ændringer i de mekaniske egenskaber af det cellulære miljø ikke blot føre til ændrede transskription profiler, men også, lamellipodia dannelse og forbedret celle motilitet. Det er inden for denne sammenhæng, at mange understøttende undersøgelser er blevet gennemført.,for eksempel viste substratstivhed sig at regulere NF-kB-aktivitet i lungeadenocarcinomceller med stivere substrater, der fremmer cellespredning . Mekaniske egenskaber såsom substratstivhed detekteres ved aktivering af integriner inden for fokale adhæsioner og den kontraktile aktivitet af actomyosinfibre i cytoskelettet. Faktisk blev reguleringen af NF-kB-aktivitet fundet reguleret af actomyosin-sammentrækninger i dette tilfælde., Mekanotransduktionen af signaler, der stammer fra fokale adhæsioner, og som kulminerer med aktiveringen af NF-kB, Letter overvejende gennem Rho-medierede veje. Aktiverer aktivering af alpha6/beta4 integrin inden for fokale adhæsioner Rac1 og Cdc42, hvilket igen nedbryder IkB, hvilket fører til aktivering af NF-kB .
tilsvarende var en patologisk stigning i cellulær motilitet, som kan føre til ondartet transformation, forbundet med RhoA–ROCK-medieret aktivering af NF-kB ., Her sås forstyrrelse af endotelcelle-cellekontakter at indlede aktinomorganisering med en efterfølgende aktivering af RhoA og PKD1 (proteinkinase D1). Aktivering af PKD1 med RhoA gøres lettere ved aktivering af SFK (Src-familiekinaser) og npkc (nye PKC-en .ymer). Aktiv PKD1 fremmede NF-kB-aktivitet, og selvom de specifikke gener, der er målrettet af NF-kB i dette eksempel, var ukendte, indikerede forfatterne, at epithelial tumorogenese var det ultimative resultat .
ændringer i dannelsen eller demontering af actinfilamenter og mikrotubuli vil også påvirke lokaliseringen af NF-kB., Især er den nukleare lokalisering af aktiveret NF-kB korreleret med cytoskeletdynamik og er afhængig af mikrotubulebaseret motorprotein, dynein . Da omsætningen af mikrotubuli og organiseringen af actinfilamenter reduceres, øges translokationen af NF-kB til kernen.
en stigning i translokationen af aktiveret NF-kB til kernen er blevet observeret i en række celletyper, når mekaniske belastninger placeres på cellen., For eksempel i vaskulære endotelceller og osteoblaster blev NF-kB vist at translokere fra cytoplasma til kernen som reaktion på væskeskæringsspænding. Lignende eksempler indbefatter nuklear translokation af NF-kB i chondrocytter under størrelsesafhængig trykstamme såvel som i dyrkede osteoblaster, der udsættes for oscillerende (dvs .ikke-kontinuerlig) væskestrøm. I sidstnævnte tilfælde viste forfatterne også involvering af fokal adhæsionskinase (FAK) opstrøms for NF-kB ., Interessant nok var FAK ikke påkrævet for TNF-induced-induceret aktivering af IKK, hvilket understregede FAK ‘ s rolle i mekanisk snarere end inflammatorisk aktivering af NF-kB-vej.
Aktiveret NF-kB (p65) translocates fra cytoplasmaet til kernen, hvor det fysisk binder sig til myocardin, at forhindre dannelsen af myocardin/SRF/CArG ternære kompleks, og dermed hæmme SRF-reguleret gen-ekspression. Denne undertrykkelse resulterer i sidste ende i øget celleproliferation., På den anden side, når den findes i tilstrækkelige koncentrationer, kan myocardin blokere NF-kB-binding til dets (NF-kB ‘ s) specifikke DNA-element, dæmpe eller endda afskaffe TNF-expression-ekspression i LPS-stimulerede celler (figur tilpasset fra).
NF-kB er også knyttet til andre mekanosensitive signalveje. Især blev krydssnak mellem NF-kB-vejen og SRF-vejen demonstreret af Tang et al (Fig.5). I dette arbejde, der blev udført på hjerte-og glatte muskelceller, blev NF-kB beskrevet som en repressor af myocardin/SRF-medieret genekspression., Her flyttede aktiveret NF-kB fra cytoplasmaet til kernen, hvor det interagerede med myocardin, hvilket forhindrede dannelsen af myocardin/SRF/CArG ternært kompleks og dermed inhiberede SRF-reguleret genekspression. Denne undertrykkelse resulterede i sidste ende i øget celleproliferation i overensstemmelse med fund, at inaktivering af myocardin er forbundet med ondartet tumorvækst . Det er vigtigt, at mycardin også kan regulere NF-kB-aktivitet., Dette sker, når myocardin blokerer NF-kBs-binding til specifikke DNA-elementer og blev vist at dæmpe eller endda afskaffe TNF-expression-ekspression i LPS-stimulerede celler. Dette resulterer i nedsat celleproliferation og antyder derfor, at myocardin og NF-kB spiller antagonistiske roller i regulering af cellecyklus.
generelt er det klart, at cytoskeletorganisation og de fysiske egenskaber af cellemikromiljøet kan modulere aktiviteten og lokaliseringen af NF-kB.