核因子b的功能与功能

核因子b的功能与功能

自1986年sen和barre首次确定基于b的核因子（nf-b），以调节b细胞轻链的发现因素以来，这项研究一直非常流行，并在十多年内取得了显著进展。NF-κB是普遍存在于细胞浆中的一种快反应转录因子,它与一抑制性蛋白IκB结合而为非活性状态。它可以被许多刺激剂激活,例如细胞因子、蛋白激酶C激活剂、氧化剂、病毒、免疫刺激剂以及脂多糖、紫外线等。被激活的NF-κB与NF-κB抑制蛋白(IκB)解离,转入核内与靶基因的κB基序结合,增强其表达。NF-κB调节的蛋白包括细胞因子、趋化因子、生长因子、粘附分子、免疫受体、转录因子、氧化应激相关酶以及急性期蛋白等。众多的研究表明NF-κB参与炎症和免疫反应、某些疾病的病理产生、急性期反应、细胞周期控制与分化以及对病毒感染的反应等。所以NF-κB是非常重要的转录因子,与药物研究有密切的关系,本文对近年来有关NF-κB的研究进展做简要的综述。1rela和nf-bNF-κB是NF-κB/Rel家族的一员,哺乳动物有5种NF-κB/Rel蛋白,p50(又称为NF-κB1)和p52(又称为NF-κB2)由前体蛋白p105和p100水解产生(p105和p100还分别产生IκBγ和IκBδ),而RelA(p65),RelB和c-Rel并非由前体蛋白产生。NF-κB是由p50和RelA组成的异源二聚体。在哺乳动物已克隆出5种IκB蛋白,分别为IκBα,IκBβ,p105/IκBγ,p100/IκBδ和IκBε。在胞浆中,NF-κB因与抑制性蛋白IκB结合而以非活性异寡聚体的形式存在,目前发现两种Rel蛋白复合物,一种为Rel同源或异源二聚体(例如p50和p65)与抑制性蛋白IκB家族成员(IκBα,IκBβ,IκBγ和IκBε),另一种为成熟的Rel与一未加工过Rel蛋白前体(例如p105)结合成异源二聚体,最普遍的组成似乎是p50、RelA和IκB按1∶1∶1组合的三聚体,其中RelA是不可缺少的(图1)。2ib的激酶活性NF-κB的激活过程如下:(1)IκB的磷酸化,首先IκB在酪蛋白激酶Ⅱ的作用下磷酸化其C末端富含脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸的结构域(PEST结构域),然后对IκBαN端的32和36位的丝氨酸进行磷酸化(IκBβ为19和23位的丝氨酸);(2)IκBN端第21和22位赖氨酸与多个泛素(ubiquitin)分子共价结合;(3)与泛素结合的IκB发生构象改变被多催化性ATP依赖性26S的蛋白酶识别并降解,NF-κB游离并移入核内。NF-κB在核内与新合成的IκB结合后出核,进入胞浆,从而失活。许多学者对IκB的激酶进行了研究。发现IKKα,IKKβ能特异地磷酸化IκBα的丝氨酸,它们都可被NF-κB诱导激酶(NIK)激活。Schouten等发现MAPKK/MAPK的下游底物促细胞分裂剂激活的90ku核糖体S6激酶p90rsk也有IκB激酶活性。另外双链RNA激活的激酶(PKR),Raf-1,PKCζ也能催化IκB的磷酸化。近来有研究表明,Src家族的p56lck激酶磷酸化IκB-α的酪氨酸后,不需要IκB的降解就能激活NF-κB,提示NF-κB的激活有另一不依赖于丝氨酸磷酸化的途径。降解IκB蛋白至少有两条途径,一条是IκB被适当的特异蛋白酶体降解,如降解泛素化IκB的26S蛋白酶体复合物;另一条被非蛋白酶体特异的蛋白酶降解,Han等的实验表明,在HepG2肝细胞中,TNF-α激活胞浆钙蛋白酶(calpain)降解IκB后激活NF-κB不依赖于泛素-蛋白酶体途径。3nf-b基因表达及调节细胞凋亡的机制NF-κB进入核内后,与其靶基因中启动子或增强子的κB基序“GGGRNNYYCC”结合从而诱导许多因子的转录,包括细胞因子:TNF,IFN-β,IL-1β,IL-2和IL-6等;趋化因子:IL-8,RANTES,巨噬细胞趋化性肽;粘附分子:E-选择素,ICAM-1,VCAM-1;急性反应期蛋白:C-反应蛋白,补体Bf、C3,α1-酸性糖蛋白;生长因子:IL-3,GM-CSF,G-CSF,M-CSF;免疫受体:免疫球蛋白κ轻链、Ⅰ类主要组织相容性复合物、T细胞受体β链;炎性酶:诱导性一氧化氮合酶(NOS)、Ⅱ型环氧酶、12-脂氧酶、磷脂酶A2;转录因子:IκB-α,p105,p100,c-Rel,Bcl-3。NF-κB与凋亡关系十分密切。NF-κB能刺激IL-1β转化酶蛋白酶、c-myc、TNF-α基因的表达,从而引起细胞凋亡。但是又有大量的证据表明,NF-κB有抗凋亡作用,例如NF-κBrelA基因敲除小鼠因大面积肝细胞死亡导致了胚胎致死,NF-κB通过激活抗凋亡基因TRAF1,TRAF2,c-IAP1,c-IAP2阻断半胱天冬酶(caspase)8的激活,从而介导细胞存活。其原因可能是不同的NF-κB组成介导不同的信号,导致细胞生或死,也可能NF-κB引起凋亡或抗凋亡依赖于细胞类型或外界刺激激活的信号途径是同时还是不同时进行。越来越多的证据表明,NF-κB不仅与B细胞发育和功能有关,还与T细胞、胸腺细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、神经元的发育和功能有关。NF-κB也参与细胞的周期调控。4nf-b在免疫调节中的作用NF-κB可以引起哮喘、类风湿性关节炎、牛皮癣、肠炎等许多慢性炎症性疾病炎性蛋白的表达。以哮喘为例,炎性因子IL-1β,TNF-α,IL-2,IL-6可以加重气道的炎症,GM-CSF延长酸性粒细胞的存活时间,iNOS,COX-2,PLA2等酶增加炎症中介物的产生。这些蛋白的表达均由NF-κB调节。NF-κB与许多病毒和非病毒的恶性肿瘤有关,如T,B细胞淋巴瘤、肝癌、肺癌、乳腺癌等。绝大多数资料显示,NF-κB导致癌症的发生是因为细胞因子或其受体基因转录的激活,这样促进了非调节性淋巴细胞的生长或阻断了凋亡。此外,NF-κB直接作用于细胞周期或DNA复制也可能会导致癌症的发生。体外实验表明,化疗和放疗能激活NF-κB的转录是诱导性肿瘤化疗耐药性的主要机制,抑制NF-κB能促进肿瘤细胞发生凋亡。近来发现NF-κB在神经退行性疾病中扮演重要角色。Ferrer等证实了NF-κB在突触体的表达增加与β淀粉肽在老年痴呆病(AD)病人脑细胞中沉积有关。此外,在帕金森病病人的脑多巴胺能神经元中NF-κB的含量是正常人的70倍,提示NF-κB的激活也与帕金森病有关。但是,近来又有实验证明NF-κB有神经保护作用,例如胰岛素样生长因子就是通过诱导NF-κB的转录活性和DNA结合活性治疗诸如AD之类的神经退行性疾病的。在艾滋病毒HIV-1的长末端重复序列发现两个NF-κB的结合位点,提示NF-κB与HIV疾病有关。另有研究发现,老年鼠的心脏、肝、肾以及脑有高水平的NF-κB结合活性,而人衰老的成纤维细胞却表现了核内NF-κB的减少,这些发现提示衰老与不同的组织中NF-κB发生不同的改变有关。NF-κB的持续激活还与动脉粥样硬化有关。5内源性诱导抑制剂NF-κB的激活是许多病理状态的决定因素,所以它逐渐成为相关疾病的治疗靶点。现在有很多NF-κB的生物和生化抑制剂,它们通过阻断引起NF-κB激活的信号转导途径或通过抑制NF-κB与靶DNA的结合活性起作用(图2)。很多证据表明氧自由基(ROS)在介导许多刺激剂激活NF-κB的过程中起重要作用,使用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)、维生素E衍生物、抗坏血酸、二甲亚砜等来抑制NF-κB的产生或其生物学作用对限制炎症等疾病有益。糖皮质激素在治疗移植物排斥反应和GVHD中被常规使用,其免疫抑制效应部分地是通过抑制NF-κB活性介导的,其阻断NF-κB的活性似乎有两条途径,一是糖皮质激素受体能与RelA直接相互作用,抑制NF-κB与DNA结合,一是糖皮质激素激活IκBα的产生,NF-κB被下调。最近有学者提出环孢素、他克莫司(tacrolimus)等免疫抑制剂可能通过抑制钙调磷酸酶而抑制NF-κB进入核内,因为钙调磷酸酶能激活蛋白激酶,从而降解IκB-α。阿司匹林、水杨酸钠等也能通过阻止NF-κB的激活而抗炎,这使其区别于其他非甾体类抗炎药,但具体的抑制机制还不十分清楚。总之,上述药物的这些作用不但对了解有关药物的机理很有帮助,而且有可能为研究NF-κB/Rel的生理及病理功能提供有用的工具。内源性诱导产生的NO可以S-硝基化NF-κB的半胱氨酸,从而降低NF-κB的DNA结合活性,NO还能通过抑制蛋白酶活性阻断IκBα的降解,此外,NO作为H2O2捕捉剂和抗氧化剂能抑制其他自由基激活NF-κB。因此,硝酸甘油、硝酸呋喃妥因等产生NO的药物除舒张血管外,还能降低NF-κB介导的IL-1,TNF和粘附分子的表达,从而降低动脉粥样硬化的危险度。使用磷酸化IκB的激酶特异抑制剂,例如特异性抑制NIK或IKK活性的化合物来阻断NF-κB的激活因不会干扰其他的信号途径,对治疗因NF-κB过度激活导致的疾病非常理想,但至今未发现这类作用特异的抑制剂。将IκB的基因转移到表达高水平NF-κB的肿瘤细胞可引起细胞凋亡,提示IκB基因转移可作为一种治疗有NF-κB增高的癌症的手段。降解IκBα的26S蛋白酶体被抑制可阻断NF-κB的激活及其核转位。肽类硼酸PS341为蛋白酶体的竞争抑制剂,很容易进入细胞内抑制蛋白酶体,从而抑制NF-κB的激活及其后的炎症蛋白基因的转录而有抗炎效应。MG132,lactacystin