NF-kB (factor nuclear kappa light chain enhancer of activated B cells) es una familia de factores de transcripción altamente conservados que regulan muchos comportamientos celulares importantes, en particular, las respuestas inflamatorias, el crecimiento celular y la apoptosis . NF-kB también está involucrado en enfermedades como el cáncer, la artritis y el asma (revisado en ).
composición y activación de NF-kB
representación esquemática de la vía de activación canónica de NF-kB., Figura adaptada de PMID: 17119127.
NF-kB se forma a través de la homo – o heterodimerización de miembros de la familia Rel de proteínas de unión al ADN. En mamíferos estos incluyen RelA (p65), C-rel, RelB, P105 (el precursor de p50), y p100 (el precursor de p52). Cada miembro de esta familia contiene un dominio de homología Rel (RHD), que a su vez consiste en una región de unión al ADN, una región de dimerización y una señal de localización nuclear.
la actividad de NF-kB está regulada por la familia de proteínas conocidas como IkBs que incluyen IkBa, IkBß, IkBy, IkBe y Bcl-3., Cuando están inactivados, los complejos NF-kB se localizan en el citoplasma, en complejo con IkB quinasa-α (IKKa), IkB quinasa-β (IKKß) e IKKy/NEMO, una proteína no enzimática que puede funcionar como un andamio. El complejo IKK puede ser activado por varias citocinas, moléculas inflamatorias y señales de estrés .
en la vía canónica, ikkb activado fosforila IkB que posteriormente se ubiquitina y marcado para la degradación por proteasas. Esto libera NF-kB del complejo que contiene IkB y desenmascara la señal de localización nuclear (NLS)., Un complejo NF-kB compuesto de RelA / c-Rel / p50 entonces se translocará al núcleo donde puede activar la transcripción de sus genes diana . En la vía no canónica, p100 se degrada a p52, permitiendo que un complejo RelB/P52 se trasloce del citoplasma al núcleo .
dependiendo de la composición de NF-kB en el núcleo, diferentes genes serán transcritos activamente. Esta variación y especificidad en las dianas genéticas está determinada por la modificación post-traslacional de diferentes subunidades, como la fosforilación de p65.,
una amplia gama de genes están dirigidos por NF-kB, incluyendo el de su propio inhibidor, IkB. En este caso, el IkB recién producido se unirá al complejo NF-kB y aumentará su localización en el citoplasma, representando así un bucle de retroalimentación auto reguladora negativa para la actividad de NF-kB.
esquema de la vía de activación NF-kB no canónica. Aquí p100 se degrada a p52. Figura adaptada de PMID: 17119127
NF-kB en la respuesta inmune
la función primaria de NF-kB está en la regulación de la apoptosis., Si el factor de transcripción induce una respuesta anti-apoptótica o pro-apoptótica, es dependiente tanto del tipo celular como de los estímulos. Mientras que el NF-kB previene predominantemente la apoptosis en las células B y promueve la activación de las células B, su efecto en las células T es variable y depende del tipo de estímulo . Por ejemplo, la apoptosis inducida por glucocorticoides en las células T puede ser inhibida por NF-kB, mientras que la apoptosis mediada por ionomicina requiere la activación de NF-kB . Además, NF-kB evita que la citocina proinflamatoria TNF-alfa, induzca la apoptosis en respuesta a la inflamación o infecciones virales.,
Similar a su papel en la regulación de la apoptosis en los glóbulos blancos, NF-kB puede prevenir la apoptosis en los hepatocitos, mejorando así la regeneración del hígado , o inducir la apoptosis en el caso de infecciones virales, como una infección adenoviral . Curiosamente, ciertos virus como el VIH, el VEB y la Hepatitis C inducen la activación de NF-kB para prevenir la apoptosis en las células infectadas .
un papel en la Mecanobiología
aparte de su papel prominente en la regulación de la respuesta inmune, NF-kB también se ha identificado como un mediador de la mecanotransducción en varios tipos de células., Este papel se lleva a cabo a través de cambios tanto en su activación como en su localización, en respuesta a señales mecánicas.
la dinámica alterada del citoesqueleto, por ejemplo, activará el NF-kB y esta actividad es crucial en el cáncer, donde los cambios en las propiedades mecánicas del entorno celular conducen no solo a perfiles de transcripción alterados, sino también a la formación de laminillas y a una mayor motilidad celular. Es en este contexto que se han llevado a cabo muchos estudios de apoyo.,
por ejemplo, se encontró que la rigidez del sustrato regula la actividad de NF-kB en las células de adenocarcinoma de pulmón, con sustratos más rígidos que promueven la diseminación celular . Las propiedades mecánicas como la rigidez del sustrato se detectan mediante la activación de integrinas dentro de adherencias focales y la actividad contráctil de las fibras de actomiosina dentro del citoesqueleto. De hecho, se encontró que la regulación de la actividad de NF-kB estaba regulada por contracciones de actomiosina en este caso., La mecanotransducción de señales originadas en adherencias focales, y que culminan en la activación de NF-kB se facilita predominantemente a través de vías mediadas por Rho. Por ejemplo, la activación de la integrina alfa6/beta4 dentro de adherencias focales, activa Rac1 y Cdc42, que a su vez degrada IkB, llevando a la activación de NF-kB .
de manera similar, un aumento patológico de la motilidad celular, que puede conducir a una transformación maligna, se relacionó con la activación de NF–kB mediada por Rhoa-ROCK ., Aquí, se observó que la interrupción de los contactos célula-célula endoteliales iniciaba la reorganización de la actina, con una activación posterior de RhoA y PKD1 (proteína quinasa D1). La activación de PKD1 por RhoA es facilitada por la activación de SFK (quinasas de la familia Src) y NPKC (nuevas enzimas PKC). La PKD1 activa promovió la actividad de NF-kB y aunque los genes específicos dirigidos por NF-kB en este ejemplo eran desconocidos, los autores indicaron que la tumorogénesis epitelial fue el resultado final .
Los cambios en la formación o desmontaje de filamentos y microtúbulos de actina también afectarán la localización de NF-kB., En particular, la localización nuclear de la NF-kB activada está correlacionada con la dinámica del citoesqueleto y depende de la proteína motora basada en microtúbulos, la dineína . A medida que se reduce la rotación de los microtúbulos y la organización de los filamentos de actina , aumenta la translocación de NF-kB al núcleo.
se ha observado un aumento en la translocación de NF-kB activado al núcleo en varios tipos de células cuando se colocan tensiones mecánicas en la célula., Por ejemplo , en las células endoteliales vasculares y los osteoblastos, se demostró que el NF-kB se traslocaba del citoplasma al núcleo en respuesta al esfuerzo de cizallamiento del fluido. Ejemplos similares incluyen la translocación nuclear de NF-kB en condrocitos bajo deformación compresiva dependiente de la magnitud, así como en osteoblastos cultivados, sometidos a flujo de fluido oscilatorio (es decir, no continuo). En este último caso, los autores también mostraron la participación de la cinasa de adhesión focal (FAK) aguas arriba de NF-kB ., Curiosamente, FAK no fue requerido para la activación inducida por TNF-α De IKK, enfatizando así el papel de FAK en la activación mecánica, más que inflamatoria, de la vía NF-kB.
Activa NF-kB (p65) se transloca desde el citoplasma al núcleo, donde se une físicamente miocardina, la prevención de la formación de miocardina/SRF/CArG complejo ternario, y por lo tanto la SRF inhibición de la expresión de genes regulados. Esta represión en última instancia resulta en una mayor proliferación celular., Por otro lado, cuando está presente en concentraciones suficientes, la miocardina puede bloquear la Unión de NF-kB a su elemento específico de ADN (NF-kB), atenuando o incluso aboliendo la expresión de TNF-α en células estimuladas por LPS (figura adaptada de).
NF-kB también está vinculado a otras vías de señalización mecanosensibles. En particular, la conversación cruzada entre la vía NF-kB y la vía SRF fue demostrada por Tang et al (Fig.5). En este trabajo, realizado sobre células cardíacas y de músculo liso, el NF-kB fue descrito como un represor de la expresión génica mediada por miocardina/SRF., Aquí, el NF-kB activado se movió del citoplasma al núcleo, donde interactuó con la miocardina, previniendo la formación del complejo ternario miocardina/SRF/CArG, y así inhibiendo la expresión génica regulada por SRF. Esta represión finalmente resultó en un aumento de la proliferación celular, de acuerdo con los hallazgos de que la inactivación de la miocardina está asociada con el crecimiento de tumores malignos . Es importante destacar que mycardin también puede regular la actividad de NF-kB., Esto ocurre cuando la miocardina bloquea la Unión de NF-kBs a elementos específicos del ADN y se demostró que atenúa, o incluso suprime, la expresión de TNF-α en las células estimuladas por LPS. Esto resulta en una disminución de la proliferación celular y, por lo tanto, sugiere que la miocardina y el NF-kB desempeñan funciones antagónicas en la regulación del ciclo celular.
En general, está claro que la organización del citoesqueleto y las propiedades físicas del microambiente celular pueden modular la actividad y localización de NF-kB.