核转录因子kappaB的研究进展

1、    核转录因子kappa B的研究进展        生物体的生长、发育、分化的过程是受一系列基因表达而调控的，转录因子则对基因表达起着开或关的作用(单独作用或与其他蛋白联合作用。)核转录因子(nuclear transcription factor)是一类蛋白质，它们具有和某些基因上启动子(promotor)区的固定核苷酸序列结合，而启动基因转录的功能。核转录因子kappa B(NF- B)是其中重要的一组蛋白质。Sen和Baltimore10年前首先描述了N

2、F- B，指出NF- B在B淋巴细胞免疫球蛋白轻链基因启动子上有结合位点，与轻链形成有关。同年，这些研究者发现NF- B在其他细胞中受到乳佛波酯的刺激时也可被激活，并且这种激活是独立的蛋白合成。接下来的几年，功能性NF- B的结合位点在许多基因的启动子中都有发现，并不是B细胞特异性的。这些启动子增强子包括IL-2、IL-6、GM-CSF、ICAM-1、MHC-I。作为可诱发的转录调节因子，NF- B结合位点可受到UV射线、生长因子、病毒感染、以及免疫刺激等而被激活1。它们可以调节许多与免疫功能和炎症有关的基因，在机体生理和病理条件下，发挥重要的功能。现已表明NF- B的功能涉及到免疫反应、胸腺

3、发育、胚胎发生、炎症和急性反应、细胞繁殖、细胞凋亡、病毒感染和其他多种病理过程。因此，近年来NF- B的研究引起生物科学、生命科学以及医学界等众多领域科研人员的高度重视和兴趣。同时人们希望通过NF- B的研究揭示其他转录因子在基因开启和关闭中的奥秘，从而为防治许多疑难病症提供理论依据。1.NF- B家族成员及分子生物学特性NF- BRel家族共有5个成员，它们是c-RelNF-、 Bl(p50p105)、NF- B2(p52p100)、RelA(p65)、RelB。这些蛋白都有1个大约由300个氨基酸组成的氨基末端，称为Rel同源区RHD或NRD(NF- BReldorsal)1，2，其中包括

4、DNA结合区，二聚体化区及与I - B结合位点-NLS(nuclear translocation signal)。除RelB外，其他成员在体外都可形成同二聚体或异二聚体，RelB只能形成由p50或p52组成的二聚体。NF- Bl(p105)和NF- B2(p100)还有称为锚蛋白重复序列(ankyrin repeat)的C末端，这两种蛋白是p50和p52的前体蛋白3，4。另一个可能的NF- B家族成员为NF-AT(nuclear factor of activated T cells)，有一定的序列同源，但是并未发现它与RelNF- B成员形成二聚体，也未发现它与RelNF- B的DNA结合

5、位点结合3。有活性的、DNA结合的NF- B是一个二聚体，传统的NF- B(p50与p65的二聚体)是其中研究最多的。每个不同的二聚体都有不同的特性，一定的二聚体结合位点也不同，传统NF- B结合的序列为5'GGGRNNYYCC3，而RelA/c-Rel二聚体的结合序列为5'HGGARNYYCC3'(其中H代表A、C或T，R为嘌呤，Y为嘧啶)。在某些诱导性基因如那些编码组织因子及GM-CSF的启动子上可找到RelA/C-Rel异二聚体的选择性结合位点5。RelA/C-Rel二聚体由LPS或其他细胞因子诱导。不同二聚体识别细微的不同DNA靶目标的能力提高了NF- B亚单位

6、进行不同的调节基因表达的能力。NF- B二聚体之间的不同还包括细胞类别特异性，不同的亚细胞定位，与I B的不同作用及不同的激活途径等1。2. NF- B的激活及调控在未受到刺激的静止细胞中，NF- B以两种无活性的形式存在于胞浆中：(1) 与其抑制分子I- B结合形成复合物；(2) 与其前体p100或p105相结合3。其活性可以被多种因子所激活，其中包括细胞因子类(TNF、IL-1、IL-2)，LPS，病毒感染(HIV-1、HTLV-1、乙肝病毒)，病毒蛋白(tax、X、E1A),T、B细胞抗原刺激剂，钙离子载体，蛋白合成抑制剂，紫外射线及X射线，乳佛波酯，一氧化氮以及过氧化氢等6。这些因子产

7、生的第二信使信号导致I B的磷酸化和泛素化，继而被降解。I B与NF- B解离后，NF- B迅速发生核转移。P105或p100前体羧基末端蛋白水解后也可产生活化的NF- B二聚体。激活的NF- B可转录性上调NF- B1(编码p105)、NF- B2(编码p100)、c-Rel、Bcl-3和MAD-3(编码I B)基因3。3. NF- B与细胞凋亡Beg等在1995年发现缺乏RelA亚单位的鼠在胚胎期的死亡主要是因为肝细胞大量凋亡引起的，提示含有RelA的NF-B二聚体在胚肝中可以保护细胞不受促凋亡基因的影响。实验表明，缺乏NF- BRel基因或含有NF- BRel抑制剂的培养细胞在受到TNF

8、或T细胞激活剂刺激时易发生凋亡7。用TNF 处理RelA阴性的胚胎成纤维细胞及巨噬细胞，可导致其存活率明显下降，而RelA阳性的或p50阴性的细胞存活率则不受影响。将RelA表达载体转染RelA阴性的3T3细胞，可显著提高细胞抗TNF 的细胞毒作用，从而提高细胞存活率8。在B淋巴细胞系中也可发现NF- B的抗凋亡作用。这些细胞系表达一定活性NF- B，若被灭活则可诱导凋亡。当成熟B淋巴细胞被NF- B活性抑制剂或抗氧化剂处理时，就发生了细胞凋亡。因此，B细胞中一定水平的NF- B对于保证细胞存活及增殖有重要的作用9。DNA损害剂如离子射线和道诺霉素，也可激活NF- B，而当NF- B被抑制时，

9、其细胞毒作用更强，这给治疗提供了一条思路：在使用抗癌药的同时，抑制NF- B的活性可提高疗效。有许多抗癌药是通过诱导细胞凋亡来杀伤细胞的，当结合NF- B活性抑制剂一同使用时，它们的抗肿瘤活性一定会提高10。NF- B抗凋亡的作用可能是通过调节两种基因实现的，即调节超氧化锰歧化酶和锌指蛋白A20的基因。这两种基因的表达都可被TNF 诱导，而且表达的这两种蛋白产物都可以部分地保护细胞不发生凋亡。NF- B已证实是调节A20表达的关键转录调节子9。最近对神经细胞的研究发现NF- B有相反的作用。谷氨酸诱导的神经元细胞的毒性伴随着NF- B的诱导。在此情况下，NF- B的激活引起了细胞死亡，用阿司匹

10、林或水杨酸抑制其活性时，就可以保护细胞不受谷氨酸的神经毒作用11。在雪旺细胞中，神经生长因子通过神经营养受体p75激活NF- B。由于p75受体取决于神经元发展的不同阶段及受体表达的量的不同，既可介导细胞生存又可介导细胞死亡，因此确定NF- B在这种神经胶质细胞中具有双向作用12。另外还有两篇报道提到NF- B的促凋亡作用。一篇是人胚胎肾细胞系的凋亡伴随NF- B的激活。另一篇指出Sindbis病毒在肿瘤细胞系中诱导的凋亡需NF- B的激活9。NF- B在细胞死亡中起促进还是抑制作用最终取决于细胞类型及诱导凋亡的刺激剂的性质。在不同类型的细胞中，由于激活了与细胞类别特异性转录因子相关的基因型，

11、NF- B有着不同的功能。凋亡诱导刺激因激活了不同的控制凋亡及NF- B的路径而作用不同。NF- B起到了基因开关的作用，其功能取决于在一定的细胞型中它可进入的一系列基因9。4. NF- B与疾病由于调节对感染细胞因子及内毒素反应的直接作用，NF- B的激活可能在慢性疾病和急性疾病如风湿性关节炎、感染性休克等的发展中起重要作用。NF- B的活化在关节炎发病中的关键作用来源于以下两个发现：NF- B在关节滑膜中被激活，而其活性可被强的松，金化合物等治疗药物所抑制13。感染性休克是LPS或其他微生物刺激了多种感染性细胞因子的表达而引起的系统性炎症反应。这些大量的蛋白产物最终导致血压下降，多器官衰竭

12、。最近提出LPS引起的一氧化氮在休克中起重要作用14。这些实验显示，缺乏iNOs的鼠不会发生内毒素休克。由于NF- B可激活iNOs基因的转录，LPS活化的NF- B在休克中就可能起着重要作用。其他NF- B的激活剂如TNF 也参与了休克的发展15。自身免疫疾病如系统性红斑狼疮(SLE)也与NF- B的激活有关。4.1动脉粥样硬化症：动脉粥样硬化的发生发展与脂质过氧化有关。这些氧化的脂质沉积在内皮下细胞外基质中，激活NF- B，引起参与炎症过程的基因转录的激活。这一过程导致了与动脉粥样硬化有关的脂斑的发展。如给动脉粥样硬化易感小鼠进食动脉粥样硬化饮食时，显示了NF- B的活性16；另一个导致动

13、脉粥样硬化的重要因素是凝血酶，凝血酶通过活化NF- B刺激血管平滑肌细胞增殖，诱导动脉粥样硬化斑块形成及再狭窄17。总之，这些资料都提供了NF- B在动脉粥样硬化中起重要作用的依据。4.2肿瘤形成：NF- B与I B成员参与肿瘤形成的根据是基于以下几个发现：(1) NF- B蛋白的原癌基因家族成员。(2) NF- B和bcl-3基因在特定的淋巴瘤中转位。(3) 在静止成纤维细胞中NF- B受血清生长因子影响而激活。(4) NF- B可以被病毒转化蛋白(如Tax、LMP-1)激活。(5) 细胞与I B 抗过敏剂接触可导致癌的转化。另外体内RelA抗过敏剂可阻止由Tax诱导的肿瘤发生。NF- B2

14、移位在肿瘤发生中的作用基于以下发现：当移位的等位基因的锚蛋白重复序列丢失时，p100的正常抑制功能就丧失。NF- BRel蛋白在人类癌症中的作用认为与转录功能相关，如对c-myc基因的上调1。相反，也有人提出化合物抗肿瘤的特性正是由于抗肿瘤药激活了巨噬细胞中的NF- B18。总之，NF- B对多种疾病中的关键因子转录基因的调控都起着重要的作用，可被多种因素激活，从而调整多种基因，其中最主要的是与免疫和炎症有关的基因。随着研究的不断深入，发现在许多生理病理过程中都涉及到NF- B的活化。因此，对NF- B进一步的研究，对其激活和抑制机理的了解，将有助于找到治疗疾病，尤其是一些疑难病症的新的有效的

15、途径。 作者单位：戴书静牛建昭北京中医药大学组织学胚胎学教研室，北京100029参考文献1Albert S, Baldwein Jr. Annu Rev Immunol, 1996,14(1):6492Judith M H W, Patrick A. Immunobiol, 1993, 187(12):2333Inder M V, Jennifer K S, Edward M S, et al. Genes and Development,1995，9(2)：27234裘奇，刘志红.肾脏病与透析肾移植杂志，1997，6(3)：2465Parry G, Mackman N. J Biol Che

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