NF-kB

Карта белка NF-kB

Nf-kB - транскрипционный фактор (nuclear factor kB). Nf-kB состоит из двух субъединиц ( р50 и р65 ) и существует как комплекс с белком IkB (inhibitory subunit from Nf-kB) в покоящихся клетках. Сигнал от TRAF2 приводит к фосфорилированию IkB и последующей его деградации протеосомами. Nf-kB, таким образом, отделяется от IkB, проникает в ядра и активирует различные гены, несущие Nf-kB-отвечающий элемент. Клетки, утерявшие компонент р65 Nf-kB или экспрессирующие мутантный IkB, который не может фосфорилироваться, более чувствительны к TNF -индуцированной цитотоксичности, что подтверждает предположение, согласно которому одной из мишеней Nf-kB является неидентифицированный фактор выживания [ Beg A.A., 1996 , Liu Z.G., 1996 , Van Antwerp D.J., 1996 , Wang C.-Y., 1996 ].

NF-kappaB был вначале идентифицирован Sen и Baltimore [ Sen ea 1986 ], как конститутивный транскрипционный фактор, связывающийся со специфической последовательностью kB (см. Табл 1 svtr ) в энхансере гена каппа легкой цепи иммуноглобулина в B клетках. Цитоплазматический фактор транскрипции NF-кВ уникален тем, что может активироваться большим числом внутриклеточных путей, индуцируемых воспалительными цитокинами, окисленными липидами, факторами, присутствующими в атероматозных бляшках, и запускать быструю активацию множества генов [ Mackman, ea 1997 ]. NF-кВ существует в цитозоле многих клеток как неактивный комплекс, состоящий из Rel-родственных белков, включая р65 (Rel А) и р50 (NF-кВ1), связанных с ингибиторными белками, называемыми 1кВ [ Khachigian, ea 1996 , Bourcier, ea 1997 ]. Члены семейства Rel содержат активационные домены, необходимые для индукции генов, и отличаются друг от друга по своим ДНК- связывающим свойствам, которые обеспечивают дополнительный уровень контроля генов [ Heissmeyer, ea 1999 ]. Обычно в цитоплазме существует неактивный гетеромерный комплекс NF-кВ, ассоциированный с одним из нескольких ингибиторов 1кВ (1кВальфа, 1кВбета или др.) [ Heissmeyer, ea 1999 ]. Он регулирует большое разнообразие генов, так и в том, что очень большое число стимулов приводит к его активации. NF-кВ оказывается важным интегрирующим устройством клетки. Комбинаторное использование его разных субъединиц приводит к возможности дифференциальной регуляции множества генов с различными функциями в разных типах клеток в разное время [ Perkins ea 1997 ]. Все эти белки работают в клетке, как ДНК связывающие транскрипционные факторы, активность которых регулируется в значительной степени на уровне локализации в клетке. МАР киназы могут регулировать транскрипцию, фосфорилируя ингибиторы факторов транскрипции. В случае NF-kB как раз и осуществляется подобная регуляция.

В типичном случае NF-kB находится в цитоплазме в виде комплекса с одним из членов семейства ингибиторных белков I-kB . Он и удерживается в цитоплазме этим ингибитором за счет белок-белковых взаимодействий. Роль ингибитора в том, что он маскирует сигнал ядерной локализации фактора. Это как раз пример пассивного репрессора. Ингибитор фосфорилирован, но при получении сигнала он фосфорилируется интенсивнее и затем деградирует. Мы точно не знаем, какие именно из киназ осуществляют фосфорилирование в ответ на внеклеточные сигналы. Положение осложняется тем, что есть несколько родственных ингибиторов, и, возможно, разные ингибиторы фосфорилируются разными киназами. Но, как бы там ни было, фактор NF-kB освобождается и направляется в ядро , где взаимодействует со специфическими последовательностями в регуляторных участках генов и активирует транскрипцию определенных групп генов. Все это схематически показано на Рис. 17 svtr.

Baeuerle и Baltimore (1988 ) показали, что NF-kB в цитоплазме неиндуцированных клеток существует в неактивном виде. Применяя денатурирующие или диссоциирующие агенты, исследователи превратили цитозольную неактивную форму NF-kB в активную, которая способна связываться с фрагментом ДНК, содержащим энхансер k-иммуноглобулинового гена . Неактивное состояние цитозольного NF-kB является результатом присоединения к нему белка (60-70кД), названного IkB. Обычно в цитоплазме существует неактивный гетеромерный комплекс NF-кВ, ассоциированный с одним из нескольких ингибиторов 1кВ (1кВальфа, 1кВбета или др.) [ Heissmeyer, ea 1999 ]. Активация NF-кВ происходит в результате фосфорилирования сериновых остатков ингибиторного белка 1кВ регулируемыми убиквитином сериновыми киназами и последующей деградации фосфорилированного 1кВ мультикаталитическим протеосомным комплексом [ Heissmeyer, ea 1999 , Chen, ea 1995 , Simeonidis, ea 1999 ]. Инактивация 1кВ является центральным событием воспалительного процесса , которое ведет к экспрессии генов адгезивных молекул ( ICAM , VСАМ ) и цитокинов ( TNF-a , IL-1 и др.). Spl и Egr-1 - транскрипционные факторы, в структуре которых содержатся петли, называемые цинковыми пальцами, способные связываться с ДНК и регулировать транскрипцию множества генов [ Khachigian, ea 1998 ]. IkB покрывает сайт связывания NF-kB ( Baeuerle and Baltimore, 1988 ). Авторы предполагают, что этот самый IkB может служить субстратом протеинкиназы С и протеинкиназы А . В фосфорилированном виде он отсоединяется от NF-kB. Освобожденный NF-kB затем способен присоединяться к ДНК и транслоцироваться в ядро.

Множество генов, регулируемых NF-kB, содержат один или несколько NF-kB связывающих последовательностей. Видимо в регуляции разных генов, индуцируемых в ответ на разные стимулы участвуют разные комбинации субъединиц [ Perkins ea 1997, Perkins ea 1992]. Например, в ответ на действие фактора некроза опухоли ( TNF-alpha ) в ядре быстро появлялись димерные комплексы p50-p65, p50-c-Rel, p65-c-Rel, p52-c-Rel и p52-p65. Это связывают с необходимостью разных димеров для регуляции разных генов [ Perkins ea 1997, Perkins ea 1992, Beg ea 1994].

Другой пример. В процессе вызревания B-лимфоцитов в предшественниках B клеток обнаруживается гетеродимер, состоящий из p50-p65 субъединиц, тогда как в B клетках гетеродимер состоит главным образом из p50-p75/c-rel.

Происходит переключение регуляторного комплекса, и новый гетеродимер начинает, по-видимому, стимулировать новые гены. Все это показывает, какая сложная комбинаторика используется в тонкой регуляции экспрессии отдельных частей генома [ Grumont ea 1994 ].

Shirakawa et al, 1989 показали, что интерлейкин-1 , также как липополисахариды ( LPS ) и форбол 12-миристат 13-ацетат ( PMA ) ( Sen and Baltimore, 1986 ), может активировать NF-kB по механизму, независящему от белкового синтеза. Это подтверждается тем фактом, что индукция b-интерфероном не блокируется циклогексимидом в большинстве клеточных типов. И, в действительности, ген b-IFN , схожий с k- геном , может индуцироваться циклогексимидом. 

Важным признаком последовательностей, связывающихся с NF- kB, является то, что одни из них асимметричны в нуклеотидной последовательности (сайт для k-энхансера : GGGACTTTCC), а другие являются палиндромами (сайт для Н-2К : GGGGATTCCCC) . Асимметричный сайт связывания для NF-kB характерен для индуцибельных регуляторных элементов, таких как IRF b-IFN и k-энхансер. Причем каждый из этих элементов в отдельности способен функционировать как индуцибельный энхансер , который отвечает на повышенное связывание NF-kB.

NF-kB является уникальным среди транскрипционных регуляторных белков. Он играет роль внутриклеточного медиатора большого количества внешних воздействий в некоторых типах клеток.

Семейство NFkB  включает  белковые субъединицы р50 , р52 , р65 (RelA) , RelB и c-Rel , образующие гомо- и гетеродимеры [ Mercurio F., 1999 ].

Эти димеры (собственно NFkB) находятся в комплексах с белками семейства IkB (от inhibition of kB) [ Karin M. 1999 , Mercurio F., 1999 ]. В составе таких комплексов NFkB удерживается в цитоплазме, вероятно, за счет маскировки аминокислотной последовательности, определяющей транспорт белка в ядро [ Karin M. 1999 , Mercurio F., 1999 ].

При воздействии на клетку экзогенного стимула IkB подвергается фосфорилированию по серинам в положениях 32 и 36 в N-концевой части молекулы, что служит сигналом для протеолитической деградации IkB [ Alkalay I., 1995 , Brown K., 1995 , Scherer D.C., 1995 ]. Высвобожденный NFkB транспортируется в ядро, где участвует в активации генов, регуляторные области которых имеют соответствующие сайты. Такой механизм регуляции показан для многих генов, опосредующих ответ клетки на стресс , в частности тех, продукты которых блокируют апоптоз [ Libermann Т.A., 1990 , Mercurio F., 1999 ].

Транскрипционные факторы NF-kB/Rel

NF-kB и глюкокортикоидные рецепторы

NF-kB: взаимодействие с интегратором CBP

Факторы семейства Rel/NF-kB: подавление апоптоза

Nf-kB-транскрипционный фактор: Fas-опосредованная активация

Ссылки:

Все ссылки