NF-kB (nuclear factor kappa light chain enhancer of activated B cells) is een familie van sterk geconserveerde transcriptiefactoren die veel belangrijke cellulaire gedragingen reguleren, in het bijzonder ontstekingsreacties, cellulaire groei en apoptose . NF-kB is ook betrokken bij ziekten zoals kanker, artritis en astma (herzien in ).
Samenstelling en activering van NF-kB
schematische weergave van de canonieke NF-kB activeringsroute., Figuur aangepast van PMID: 17119127.
NF-kB wordt gevormd door homo – of heterodimerisatie van leden van de rel familie van DNA-bindende eiwitten. Bij zoogdieren zijn dit RelA (p65), C-rel, RelB, p105 (de voorloper van p50) en p100 (de voorloper van p52). Elk lid van deze familie bevat een Rel homologiedomein (RHD), dat zelf uit een DNA-bindend gebied, een dimerisatiegebied en een nucleair localisatiesignaal bestaat.
NF-kB activiteit wordt gereguleerd door familie van eiwitten bekend als IKBS, waaronder IkBa, IkBß, IkBy, IkBe en Bcl-3., Wanneer in hun geïnactiveerde toestand, NF-kB complexen worden gelokaliseerd in het cytoplasma, in complex met IKB kinase-α (IKKa), IKB kinase-β (IKKß) en IKKy/NEMO, een niet-enzymatisch eiwit dat kan functioneren als een steiger. Het IKK complex kan worden geactiveerd door verschillende cytokines, ontstekingsmoleculen en stresssignalen .
in de canonieke route, geactiveerde IKKB-fosforylaten IkB die vervolgens worden ubiquitineerd en gemarkeerd voor afbraak door proteasen. Dit bevrijdt NF-kB van het IKB-bevattende complex en ontmaskert het nuclear localization signal (NLS)., Een NF-kB complex samengesteld uit RelA / c-Rel / p50 zal dan transloceren naar de kern waar het de transcriptie van zijn doelgenen kan activeren . In de niet-canonieke weg, wordt P100 gedegradeerd tot p52, toestaand een complex RelB / p52 om van het cytoplasma aan de kern te transloceren .
afhankelijk van de samenstelling van NF-kB in de kern, zullen verschillende genen actief worden getranscribeerd. Deze variatie en specificiteit in gendoelen wordt verder bepaald door de post translationele wijziging van verschillende subeenheden, zoals phosphorylation van p65.,
NF-kB richt zich op een groot aantal genen, waaronder die van zijn eigen remmer, IkB. In dit geval zal nieuw geproduceerde IkB zich binden aan het NF-kB complex en de lokalisatie ervan in het cytoplasma verhogen, wat een negatieve autoregulator feedback loop voor NF-kB activiteit vertegenwoordigt.
schema van de niet-canonieke NF-kB-activeringsroute. Hier wordt p100 gedegradeerd tot p52. Figuur aangepast aan PMID: 17119127
NF-kB in de immuunrespons
de primaire functie van NF-kB ligt in de regulatie van apoptose., Of de transcriptiefactor een anti-apoptotische of pro-apoptotische reactie induceert, is zowel cel-type als stimuli afhankelijk. Terwijl NF-kB hoofdzakelijk apoptosis in cellen van B verhindert, en activering van de cel van B bevordert, is het effect in cellen van T variabel, en afhankelijk van het stimulitype . Bijvoorbeeld, kan glucocorticoid veroorzaakte apoptose in T-cellen door NF-kB worden geremd, terwijl ionomycin bemiddelde apoptose NF-kB activering vereist . Bovendien voorkomt NF-kB dat het pro-inflammatoire cytokine TNF-alfa apoptose induceert als reactie op ontstekingen of virale infecties.,
net als zijn rol bij het reguleren van apoptose in witte bloedcellen, kan NF-kB ofwel apoptose in hepatocyten voorkomen, waardoor de leverregeneratie wordt versterkt , ofwel apoptose induceren in het geval van virale infecties, zoals een adenovirale infectie . Interessant, veroorzaken bepaalde virussen zoals HIV, EBV en Hepatitis C NF-kB activering om apoptosis in de besmette cellen te verhinderen .
een rol in de Mechanobiologie
naast zijn prominente rol in de immuunresponsregulatie, is NF-kB ook geïdentificeerd als een mediator van mechanotransductie in verschillende celtypen., Deze rol wordt uitgevoerd door veranderingen in zowel zijn activering, als lokalisatie, in reactie op mechanische signalen.
veranderde cytoskeletdynamiek zal bijvoorbeeld NF-kB activeren en deze activiteit is cruciaal bij kanker, waar veranderingen in de mechanische eigenschappen van de cellulaire omgeving niet alleen leiden tot gewijzigde transcriptieprofielen, maar ook lamellipodia-vorming en verbeterde celmotiliteit. Het is in deze context dat veel ondersteunende studies zijn uitgevoerd.,
bijvoorbeeld, substraatstijfheid werd gevonden om NF-kB activiteit in Long adenocarcinomacellen te regelen, met stijvere substraten die celverspreiding bevorderen . De mechanische eigenschappen zoals substraatstijfheid worden ontdekt door activering van integrins binnen brandpuntsadhesie, en de contractiele activiteit van actomyosin vezels binnen cytoskeleton. De regulering van de NF-kB-activiteit bleek in dit geval te worden gereguleerd door actomyosinecontracties., De mechanotransductie van signalen die bij brandpuntsadhesie ontstaan, en die in de activering van NF-kB culmineren wordt hoofdzakelijk vergemakkelijkt door Rho-bemiddelde wegen. Bijvoorbeeld, activeert de activering van alpha6/beta4 integrin binnen brandpuntsadhesie, Rac1 en Cdc42, die op zijn beurt IKB degradeert, leidend tot de activering van NF-kB .
evenzo werd een pathologische toename van de cellulaire motiliteit, die kan leiden tot maligne transformatie, gekoppeld aan RhoA–ROCK-gemedieerde activering van NF-kB ., Hier, werd de verstoring van endothelial cel-cel contacten gezien om actin reorganisatie in werking te stellen, met een latere activering van RhoA en PKD1 (eiwitkinase D1). Pkd1 activering door RhoA wordt vergemakkelijkt door SFK (Src familie kinases) en NPKC (nieuwe PKC enzymen) activering. Actieve PKD1 bevorderde NF-kB activiteit en hoewel de specifieke genen gericht door NF-kB in dit voorbeeld onbekend waren, gaven de auteurs aan dat epitheliale tumorogenese het uiteindelijke resultaat was .
veranderingen in de vorming of demontage van actine filamenten en microtubuli zullen ook van invloed zijn op de lokalisatie van NF-kB., In het bijzonder, is de nucleaire lokalisatie van geactiveerde NF-kB gecorreleerd met cytoskeletdynamica en afhankelijk van microtubule gebaseerde motorproteã ne, dynein . Aangezien de omzet van microtubules, en organisatie van actin gloeidraden, wordt verminderd, wordt de translocatie van NF-kB aan de kern verhoogd.
een toename in de translocatie van geactiveerde NF-kB naar de kern is waargenomen in een aantal celtypes wanneer mechanische spanningen op de cel worden geplaatst., Bijvoorbeeld, in vasculaire endothelial cellen en osteoblasten , werd NF-kB getoond om van het cytoplasma aan de kern in reactie op vloeibare afschuifspanning te transloceren. Soortgelijke voorbeelden omvatten nucleaire translocatie van NF-kB in chondrocyten onder magnitude-afhankelijke drukspanning evenals in gekweekte osteoblasten, onderworpen aan oscillatoire (d.w.z., niet-continue) vloeistofstroom . In het laatste geval toonden de auteurs ook de betrokkenheid van focal adhesion kinase (fak) stroomopwaarts van NF-kB ., Interessant is dat FAK niet nodig was voor TNF-α geïnduceerde activering van ikk, waardoor de rol van FAK in Mechanische, in plaats van inflammatoire, activering van de NF-kB-route wordt benadrukt.
geactiveerd NF-kB (p65) transloceert van het cytoplasma naar de kern, waar het zich fysiek aan myocardin bindt, waardoor de vorming van myocardin/SRF / CArG ternair complex wordt voorkomen en zo SRF-gereguleerde genexpressie wordt geremd. Deze onderdrukking resulteert uiteindelijk in verhoogde celproliferatie., Aan de andere kant, wanneer aanwezig in voldoende concentraties, myocardin kan blokkeren NF-kB binding aan zijn (NF-kB ‘ s) specifieke DNA-element, het verminderen of zelfs het afschaffen van TNF-α expressie in lps-gestimuleerde cellen (figuur aangepast van).
NF-kB is ook gekoppeld aan andere mechanische signaalwegen. In het bijzonder werd cross talk tussen de NF-kB route en de SRF route aangetoond door Tang et al (Fig.5). In dit werk, uitgevoerd op hart-en gladde spiercellen, werd NF-kB beschreven als een onderdrukker van myocardin/SRF-gemedieerde genexpressie., Hier, bewoog geactiveerde NF-kB zich van het cytoplasma aan de kern, waar het met myocardin in wisselwerking stond, die de vorming van myocardin/SRF/CArG ternary complex verhinderen, en zo SRF-geregelde genuitdrukking remmen. Deze onderdrukking resulteerde uiteindelijk in verhoogde celproliferatie, in overeenstemming met bevindingen dat inactivatie van myocardin geassocieerd is met kwaadaardige tumorgroei . Belangrijk, mycardin kan NF-kB activiteit ook regelen., Dit treedt op wanneer myocardin NF-kBs-binding aan specifieke DNA-elementen blokkeert en aangetoond werd dat het TNF-α-expressie in lps-gestimuleerde cellen afzwakt of zelfs afschaft. Dit resulteert in verminderde celproliferatie en suggereert daarom dat myocardin en NF-kB een antagonistische rol spelen in de regulering van de celcyclus.
over het algemeen is het duidelijk dat de organisatie van het cytoskelet en de fysische eigenschappen van het celmicromilieu de activiteit en lokalisatie van NF-kB kunnen moduleren.