NF-кВ транскрипционный фактор

Карта белка NF-kB

Транскрипционный фактор NF-кВ был впервые описан в 1986 году как активирующий белковый комплекс из ядер В-клеток , специфически связывающийся с участком ДНК в энхансере легких цепей иммуноглобулинов ( Sen & Baltimore, 1986 ). Известно, что он является медиатором транскрипции большого числа генов как в лимфоидных, так и в нелимфоидных клетках. Наиболее изученная форма NF-кВ состоит из двух ДНК-связывающих субъединиц р50 и р65 и ингибиторной субъединицы IkBальфа [ Beg A. et al., 1992 ]. В активной димерной форме состоит из субъединиц р50-р65 или р50-Rel [ Dobrzanski ea 1994 ].

Транскрипционный фактор NF-kB [ Fujita T. et al., 1989 ], участвует в активации транскрипции многочисленных цитокиновых и иммунорегуляторных генов [ Beg A. et al., 1993 ].Первичным сигналом, включающим многоступенчатый процесс активации NF-кВ, служит связывание внеклеточных лигандов (например, TNF и IL-1 ) с соответствующими трансмембранными рецепторами. В неактивной тримерной форме NF-кВ удерживается в цитоплазме субъединицей 1кВ , которая диссоциирует из комплекса после фосфорилирования специфическими протеинкиназами (например PKCдзета ) [ Cao ea 1996 ] или протеинкиназой PKR [ Kumar A. et al., 1994 ], которая активируется при вирусных инфекциях. После этого 1кВ разрушается убиквитин-зависимыми протеазами , тогда как димер NF-кВ перемещается в ядро и связывается там с ДНК [ Dobrzanski ea 1994 ] например с доменом PRDII гена IFN-бета [ Garoufalis E. et al., 1994 ].

Гетеродимер NF-кВ преимущественно связывается с последовательностью ДНК, описываемой консенсусом 5' -GGGPuNNPyPyCC-3/ ( Grimm & Baeuerle, 1993 ). р50 и р65 содержат 300-аминокислотный участок высокой гомологии, необходимый для димеризации и связывания с ДНК. Этот район был также найден у клеточного онкогена c-Rel , его клеточного аналога v-Rel и морфогена дрозофилы Dorsal. В связи с этим он был обозначен как NRD (NF-KB/Rel/Dorsal) или Rel-домен ( Рис. 2 ). С-концевая область NRD участвует в димеризации ( Logeat et. al., 1991 ), тогда как N-концевая область является ДНК-связывающей ( Matthews et. al., 1992 ; Kunar et. al., 1992 ). В начале 1995 года две группы исследователей определили кристаллическую структуру гомодимера р50 в месте контакта с ДНК консенсусного сайта связывания ( Ghosh et. al., 1995 ; Muller et. al., 1995 ).

В отличие от ранее охарактеризованных ДНК-связывающих белков, р50 взаимодействует с ДНК не посредством коротких a-спиралей, а через петли. В энергию связи вносят вклад фосфатные контакты как в N-, так и в C-концевой областях NRD, которые заякоревают димер и располагают над центром сайта связывания. Кроме того, одна из петель N-концевой части домена ("узнающая") проникает в большую бороздку ДНК и образовывает специфические связи с нуклеотидами (GGGG на 5'-конце консенсусного сайта). К С-концу NRD примыкает кластер положительно заряженных аминокислот, который представляет собой сигнал ядерной локализации (NLS) . Для р50 его последовательность имеет вид Arg-Lys-Arg-Gln-Lys , а для р65 Lys-Arg-Lys-Arg . Благодаря наличию этих сигналов р50 и р65 могут быть транслоцированы в ядро клетки ( Blank et. al., 1991 ; Henkel et. al., 1992 ), причем этот этап представляется важным для участия NF-kB/Rel в регуляции экспрессии различных генов. Последовательность р50 обрывается практически сразу же за NLS, в то время р65 имеет дополнительные 250 аминокислот в С-конце, содержащие транс-активирующие домены. Предполагается, что АТД р65 относится к классу кислотных активаторов ( Grimm & Baeuerle, 1993 ). С-конец субъединицы р65 содержит два домена ТА1 и ТА2 , состоящие из 30 и 100 аминокислот соответственно. Оба эти домена несут преимущественно отрицательно заряженные остатки аминокислот, причем ТА- содержит мотив, подобный ТА-, и образуют конформации типа a-спирали, присущие кислотным АТД.

Другое отличие р50 от р65 состоит в том, что р50 экспрессируется не в виде активного ДНК-связывающего белка, а в виде предшественника 105 кДа ( р105 ), не способного к взаимодействию с ДНК ( Kieran et. al., 1990 ). С-концевая часть предшественника р50 содержит восемь раз повторяющуюся последовательность из 30-33 аминокислот, найденную ранее в некоторых белках, контролирующих клеточный цикл, анкирине и белках-ингибиторах NF-кВ (называемых 1кВ) . Этот участок был обозначен как ANK (ankyrin repeats) . С-конец р105 обладает функциями, подобными 1кВ, т. е. является цитоплазматическим ингибитором активного MF-кВ. Расщепление молекулы предшественника происходит в Gly- богатом участке, состоящем из 34 аминокислот и расположенном между NRD и С- концом р105. В цитоплазме большинства типов клеток NF-кВ постоянно присутствует в комплексе с белком-ингибитором 1кВ, который непосредственно взаимодействует с NLS субъединицы р65 и тем самым препятствует транслокации NF-кВ в ядро клетки ( Baeuerle & Baltimore, 1988 ; Beg et. al., 1992 ; Ganchi et. al., 1992 ).

После активации клеток NF-kB высвобождается и транслоцируется в ядро. Считается, что конечной мишенью активирующих биохимических сигналов является 1кВ, который подвергается модификации, предположительно фосфорилированию и последующему протеолизу, что способствует разрушению комплекса NF-kB/IkB . Возможно также, что этот комплекс деградирует быстрее, чем NF-кВ ( Baeuerle & Baltimore, 1988 ; Ghosh & Baltimore, 1991 ; Henkel et. al., 1993 ). В качестве активаторов транспорта NF-кВ в ядро и его последующей кВ-связывающей активности могут служить ЛПС , форболовые эфиры , цитокины , двуцепочечная РНК и др.

Следует также отметить, что существуют различные пути передачи внутриклеточных сигналов , приводящие к необходимой модификации ингибитора ( Shirakawa & Mizel, 1989 ; Schultze et.al., 1992 ; Machleidt et.al., 1994 ). Таким образом, комплекс NF-kB/IkB находится на пересечении нескольких важных каскадов биохимических событий, приводящих к активации клетки.

Ссылки:

Все ссылки