NF-kB (nuclear factor kappa lys kjede enhancer aktiverte B-celler) er en familie av svært bevart transkripsjonfaktorer som regulerer mange viktige cellulære atferd, særlig inflammatorisk respons, mobil vekst og apoptosis . NF-kB er også involvert i sykdommer som kreft, leddgikt og astma (anmeldt i ).
Sammensetning og aktivering av NF-kB
Skjematisk fremstilling av den kanoniske NF-kB aktivering veien., Figur tilpasset fra PMID: 17119127.
NF-kB er dannet gjennom homo eller hetero-dimerization av medlemmer av Rel familie av DNA-bindende proteiner. I pattedyr disse inkluderer RelA (p65), c-rel, RelB, p105 (forløperen til p50), og p100 – (forløperen til p52). Hvert medlem av denne familien inneholder en Rel homologi domene (RHD), som i seg selv består av et DNA-bindende regionen, en dimerization regionen og en kjernefysisk lokalisering signal.
NF-kB aktiviteten er regulert av familie av proteiner kjent som IkBs som inkluderer IkBa, IkBß, IkBy, IkBe og Bcl-3., Når du er i deres inaktivert tilstand, NF-kB komplekser er lokalisert i cytoplasma, i kompleks med IkB kinase-α (IKKa), IkB kinase-β (IKKß) og IKKy/NEMO, et ikke-enzymatisk protein som kan fungere som et stillas. Det IKK-komplekset kan aktiveres av ulike cytokiner, inflammatoriske molekyler og stress signaler .
I den kanoniske vei, aktivert IKKb phosphorylates IkB som er senere ubiquitinated og merket for nedbrytning av proteases. Dette frigjør NF-kB fra IkB-som inneholder komplekse og unmasks kjernefysiske lokalisering signal (NLS)., En NF-kB-komplekset består av RelA/c-Rel/p50 vil da translocate til kjernen der det kan aktivere transkripsjon av sine mål gener . I den ikke-kanoniske vei, p100-er degradert til p52, slik at en RelB/p52 komplisert å translocate fra cytoplasma til kjernen .
Avhengig av sammensetningen av NF-kB i kjernen, kan ulike gener være aktivt transkribert. Denne varianten og spesifisitet i genet mål er videre fastsatt av post translasjonsforskning endring av ulike underenhetene, slik som phosphorylation av p65.,
En rekke gener er målrettet av NF-kB, inkludert sin egen inhibitor, IkB. I dette tilfellet, nylig produsert IkB vil binde seg til NF-kB komplekse og øke sin lokalisering i cytoplasma, og dermed representerer en negativ auto regulatoriske feedback loop for NF-kB aktivitet.
Illustrasjon av den ikke-kanoniske NF-kB aktivering veien. Her p100-er degradert til p52. Figur tilpasset fra PMID: 17119127
NF-kB i immunforsvaret
Den primære funksjon av NF-kB er i reguleringen av apoptosis., Om transkripsjonsfaktor induserer en anti-apoptotic eller pro-apoptotic svar, er både celle-type og stimuli avhengige. Mens NF-kB overveiende hindrer apoptosis i B-celler, og fremmer B-celle aktivering, dens effekt i T-celler er variabel og avhengig av type stimuli . For eksempel, glukokortikoid induced apoptosis i T-celler kan være hemmet av NF-kB, mens ionomycin mediert apoptosis krever NF-kB aktivering . Videre, NF-kB hindrer pro-inflammatorisk cytokin TNF-alfa, fra inducing apoptosis i respons til betennelse eller virus-infeksjoner.,
Ligner på sin rolle i regulering av apoptosis i hvite blodceller, NF-kB kan enten forhindre apoptosis i hepatocyte, og dermed øke leveren regenerering , eller indusere apoptosis i tilfelle av virus infeksjoner, for eksempel en adenoviral infeksjon . Det er interessant at enkelte virus som HIV, EBV og Hepatitt C indusere NF-kB aktivering for å hindre apoptosis i infiserte celler .
En Rolle i Mechanobiology
Bortsett fra sin fremtredende rolle i immunforsvaret regulering, NF-kB har også blitt identifisert som en mellommann mechanotransduction i flere celletyper., Denne rollen er gjennomført gjennom endringer i både sin aktivering og lokalisering, i respons til mekanisk signaler.
Endret cytoskeleton dynamics, for eksempel vil aktivere NF-kB, og denne aktiviteten er avgjørende i kreft, hvor endringer i de mekaniske egenskapene til det mobile miljøet fører ikke bare til endrede transkripsjon profiler, men også, lamellipodia dannelse og forbedret celle motilitet. Det er i denne sammenhengen er at mange støtter studier har blitt gjennomført.,
For eksempel, substrat stivhet ble funnet å regulere NF-kB aktivitet i lunge adenocarcinoma celler, med stivere underlag å fremme celle spredning . Mekaniske egenskaper som underlag stivhet er oppdaget ved aktivering av integrins i fokus, og sammenvoksninger, og kontraktil aktivitet av actomyosin fibre i cytoskeleton. Faktisk, regulering av NF-kB aktivitet ble funnet å være regulert av actomyosin sammentrekninger i dette tilfellet., Den mechanotransduction av signaler med opprinnelse i fokus, og sammenvoksninger, og kulminerte i aktivering av NF-kB er tilrettelagt hovedsakelig gjennom Rho-mediert trasé. For eksempel aktivering av alpha6/beta4 integrin i fokus, og sammenvoksninger, aktiverer Rac1 og Cdc42, som i sin tur brytes IkB, som fører til aktivering av NF-kB .
på samme måte, en patologisk økning i mobile motilitet, noe som kan føre til malign transformasjon, var forbundet med RhoA–ROCK-mediert aktivering av NF-kB ., Her, forstyrrelse av endotelceller celle-celle-kontakter var sett til å starte actin omorganisering, med en påfølgende aktivering av RhoA og PKD1 (protein kinase D1). PKD1 aktivering av RhoA er tilrettelagt av SFK (Src familie kinases) og nPKC (roman PKC enzymer) aktivering. Aktiv PKD1 fremmet NF-kB aktivitet, og selv om den spesifikke gener målrettet av NF-kB i dette eksemplet var ukjent, forfatterne antydet at epithelial tumorogenesis ble det endelige resultatet .
Endringer i formasjon eller demontering av actin filamenter og mikrotubuli vil også påvirke lokalisering av NF-kB., Spesielt kjernefysisk lokalisering av aktivert NF-kB er korrelert med cytoskeleton dynamics og er avhengig av microtubule basert motor protein, dynein . Som omsetningen av mikrotubuli , og organisering av actin filamenter, er redusert, translocation av NF-kB til kjernen er økt.
En økning i translocation aktivert av NF-kB til kjernen har blitt observert i en rekke celletyper når mekaniske påkjenninger er plassert på celle., For eksempel, i vascular endothelial celler og osteoblaster , NF-kB ble vist til translocate fra cytoplasma til kjernen i respons til væske skjærspenning. Lignende eksempler inkluderer kjernefysiske translocation av NF-kB i chondrocytes under størrelsesorden avhengig compressive belastning så vel som i kultivert osteoblaster, utsatt for oscillatory (dvs., ikke-kontinuerlig strømning . I sistnevnte tilfelle, forfatterne viste også involvering av sentrale vedheft kinase (FAK) oppstrøms av NF-kB ., Interessant, FAK ikke var nødvendig for TNF-α-indusert aktivering av IKK, og dermed vektlegge rollen som FAK i mekanisk, snarere enn inflammatorisk, aktivering av NF-kB veien.
Aktivert NF-kB (p65) translocates fra cytoplasma til kjernen, hvor det fysisk binder seg til myocardin, hindrer dannelse av myocardin/SRF/CArG trefoldig komplekse, og dermed hemme SRF-regulerte gen uttrykk. Denne undertrykkelse til slutt resulterer i økt celleproliferasjon., På den annen side, når de er til stede i tilstrekkelig konsentrasjoner, myocardin kan blokkere NF-kB binding til sin (NF-kB s) spesifikk DNA-element, dempe eller til og med avskaffe TNF-α uttrykk i LPS-stimulerte celler (figur tilpasset fra).
NF-kB er også knyttet til andre mechanosensitive signaliserer trasé. I særdeleshet, cross-talk mellom NF-kB stien og SRF veien ble demonstrert av Tang et al (Fig.5). I dette arbeidet, som ble gjennomført på hjerte-og glatte muskelceller, NF-kB ble beskrevet som en repressor av myocardin/SRF-mediert genuttrykk., Her er aktivert NF-kB flyttet fra cytoplasma til kjernen, hvor det samhandlet med myocardin, hindrer dannelse av myocardin/SRF/CArG trefoldig komplekse, og dermed hemme SRF-regulerte gen uttrykk. Denne undertrykkelse til slutt resulterte i økt celleproliferasjon, i overensstemmelse med funn som inaktivering av myocardin er assosiert med malign tumor vekst . Viktigere, mycardin kan regulere NF-kB aktivitet som godt., Dette skjer når myocardin blokker NF-kb binding til spesifikke DNA-elementer og ble vist å dempe, eller til og med avskaffe, TNF-α uttrykk i LPS-stimulerte celler. Dette resulterer i redusert celleproliferasjon og foreslår derfor at myocardin og NF-kB spille antagonistiske roller i celle-syklus regulering.
Samlet sett er det klart at cytoskeleton organisasjon og fysiske egenskaper for på den cellen microenvironment kan modulere aktiviteten og lokalisering av NF-kB.