NFkb信号通路Word下载.docx

1、另一类为p65（RelA），Rel（c-Rel）,Rel B和果蝇的dorsal、Dif和Relish,它们没有前体，除N端的RHD外，其C-端有一个或多个转录活性区，具有直接作用转录设备而激活基因转录的功能。 Rel蛋白成员间可形成多种形式的同源或异源二聚体，如p50/RelA、p50/p50、RelA/Rel等，但并不是都可构成二聚体，如RelB只能与p50或p52二聚体化，而不能构成同源二聚体。 Rel间的二聚化作用是其与DNA结合的特性所决定的，因为KB位点为二元对称结构，二聚体中的每一成员只与半个识别序列发生作用。而且不同的NF-KB/Rel蛋白二聚体具有不同的结合序列（KB位点），

2、因而具有各自的特性。如NF-KB的KB序列为十聚体的5GGGRNNYYCC-3，而p65/c-Rel二聚体的KB序列为十聚体的5-HGGARNYYCC-3,（H代表A,C或T,R代表嘌呤，Y代表嘧啶）。这样保证了NF-KB/Rel家族对基因调控的特异性，这种特异性还与细胞类型、亚细胞结构定位、相互作用的IKB类型及激活的方式等有关。通常所指的NF-KB的组成为p50/p65异源二聚体，其几乎存在于体内所有细胞，且含量常常最高。除RHD外，其组分p50有很少其它序列，而P65则有250个氨基酸残基的C未端，内含2-3个独立的转录活性区，有增强靶基因转录激活的作用，而且p65的另一个重要功能是与I

3、KB成员直接偶然。 其他的同源或异源二聚体的核因子KB在体内含量极少，但可能对某些特定的启动子有独特和重要的作用。Lehming等报道存在于淋巴细胞中p50同源二聚体能以结构型与DNA链KB序列结合，对转录起抑制作用。讫今为止的体内外实验发现NF-KB/Rel蛋白复合物大多以这样有二种类型存在于胞浆中：同源或异源二聚体与IKB蛋白家族构成的三聚体；Rel蛋白（如p65）与未裂解的前体（如p105）组成的二聚体。信号转导可诱导IKB和p105磷酸化而降解，从而使NF-KB活化再由胞浆转核而发挥效应。 1.2 IBK家族 IKB蛋白家族成员有IKB（MAD-3,pp40）、IKB、IKB/p105

4、、IKB/p100、IKB、Bcl-3以及果蝇属的Cactus等。其家族结构特点是均有多个约33个氨基酸的重复序列，称为崐SWI6/锚蛋白重复序列，主要参与与Rel蛋白的RHD相互作用。IKB蛋白主要有以下三个部分构成：1.与蛋白降解有关的N-末端区；2.能与NF-KB相互作用的内部区（区内含有锚蛋白重复序列）；3.称为PEST的C端区，主要参与“囚禁”NF-KB在细胞浆中。1.2.1 IKB，IKB 主要与含有p65和c-Rel的二聚体具有高亲和力，与其它Rel蛋白亲和力低，是体内NF-KB（p50-p65）的主要调控抑制蛋白。IKB的基因启动子上有KB位点，故其合成也受到NF-KB的调控，

5、因此形成对NF-KB的负反馈调节。IKB则无这种机制。这种调节差异可致NF-KB调控的靶基因的表达表现在时间上和水平上的差异。1.2.2 IKB, IKB 作为p50和p52蛋白前体的p105和p100，由于在结构上有能与RHD相互作用锚蛋白的重复序列，在功能上有类于NF-KB抑制剂的作用，因此将之归于IKB家族，称为p105/IKB,p100/IKB。例如：p105既含有在N-未端区的p50，又含有3-4个锚蛋白重复序列的C-未端区，因而它既能掩蔽p65、c-Rel,又可以通过蛋白水解释放出p50。1.2.3 IKB,Bcl-3 IKB主要与p65发生抑制作用，专一性地与p65和c-Rel结

6、合，与IKB具有多方面的共同特性。Bcl-3位于胞核，虽然表现出能抑制含有p50的二聚体，但与p52在DNA上结合后却发挥了转录共激活的功能。1.3 NF-KB的活化信号转导途径 非活化状态的NF-KB以与IKB聚合的三聚体形式或与前体蛋白聚合的二聚体的形式存在于细胞浆中，在多种因素的刺激作用下，通过多种信号转导途径使IKB磷酸化，再在蛋白水解酶作用下发生降解，从而使NF-KB得以活化而转核发挥其调控作用。这个过程大致分三部分：1.3.1刺激因素的信号转导：多种因素如细胞因子（TNF-、 IL-1、IL-2）、病毒（流感病毒、鼻病毒）、双链ANA、氧化剂、细菌脂多糖、多种抗原及紫外线照射等均是

7、NF-KB活化的刺激信号，能通过多种不同的信号转导途径，由胞外向胞内传递，使NIK（NF-KB-inducing kinase）或活化途径中的其它激酶激活，而致NF-KB的活化。 Cao等提出IL-1的活化途径是：IL-1与胞膜上的IL-1受体（IL-1R）识别结合后，IL-1R胞浆内组份立即与IL-1R辅助蛋白（IL-1R accessory protein,IL-RAcP）联结，IL-1RAcP再聚集活化一种接合体蛋白髓细胞样分化蛋白（Myeloid differentiation protein MyD88）,MyD88再聚集两种丝氨酸/苏氨酸激酶：IL-1受体活化激酶（IL-1 rec

8、eptor-activated kinase IRAK）和IRAK2而共同形成受体复合体。IRAK、IRAK2又随后又跟一种接合体分子TNF受体结合因子6（TNF receptor-associated factor 6,TRAF6）相互作用。TRAF-6使IRKA、IRAK2与NF-KB诱导激酶（NF-KB-inducing kinase NIK）相联结，NIK被激活。zhang等则通过实验证明，LPS与其受体结合后要通过IL-1的浆内信号介导途径激活NIK.从而活化NF-KB的。而Takeuchi等揭示TNF激活NIK是通过TNF受体、TNF受体结合死亡区（TNF reeeptor ass

9、ociated death domain,TRADD）、TRAF2及丝氨酸/苏氨酸激酶RIP的过程。 双链DNA（double-stranded DNA,dsDNA）和佛波酯（PMA）则分别通过dsDNA依赖的蛋白激酶（dsDNA-dependentprotein kinase, PKR）和PKC、丝裂原激活蛋白激酶（MAPK-PP90rsk）来使IKB磷酸化。1.3.2 IKB的磷酸化及降解 NIK属于丝裂原激活蛋白激酶MAPKKK家族的。NIK活化IKB激酶复合体IKK、IKK, IKK、IKK催化IKB上Ser32/36磷酸化,然后IKB上Lys21/22遍在蛋白化（ubiquitina

10、tion）,再遍在蛋白连接酶（ubiquitin conjugation enzymes）作用下与蛋白酶小体（proteasome）连接，在蛋白酶小体作用下IKB降解，NF-KB活化。1.3.3 NF-KB核转位及调控基因表达。 IKB降解后，暴露NF-KB上的核定位信号，NF-KB迅速发生转核，与调控基因启动子上的KB位点结合，启动基因转录。2.NF-KB在微循环障碍发生发展中的作用。 NF-KB活化后能调控一系列基因的表达：如粘附分子家族的细胞间粘附分子1（intercellular adhesion nolecule-1,ICAM-1）、血管细胞粘附分子1（vascullar cell

11、adhesion molecule-1,VCAM-1）、E-选择素（E-selectin）、p-选择素（P-selectin）前炎症性细胞因子TNF-、IL-1、IL2、IL-6，化学趋化因子单核细胞趋化蛋白1（Monocyte chemoattoactant protein-1,MCP-1）、IL-8以及一些受体分子IL-2受体、T细胞受体、 链，等等。而这些物质都能直接或间接地作用于微血管内皮细胞或血细胞或者介导它们之间的相互作用，从而导致微循环障碍。2.1 NF-KB介导的微管内皮细胞的损伤。2.1.1炎症性浸润引发的损伤 已知ICAM-1基因启动子上有个基本的NF-KB位点，VCAM-

12、1基因有2个NF-KB位点，E-sel基因有3个NF-KB位点。在TNF、IL-1、LPS及活性氧作用下，能在30min内使NF-KB活化升高，并且持续很长时间，然后单独或与其它因子协同作用下，使ICAM-1、VCAM-1、E-sel在2-4小时内表达增加，6-12小时内达到峰值，而且其表达升高与刺激物质呈时间、剂量依赖的方式。不同途径抑制NF-KB的活化或清除刺激来源后，均能相应地抑制这种活化和表达。ICAM-1、VCAM-1、E-sel能与白细胞表面的配体相应地结合，介导白细胞的贴壁粘附，致白细胞聚集、浸润，从而导致局部炎症的发生，微血管内皮细胞损伤，表现为微血管通透性增加、组织水肿等，微

13、循环障碍发生。 P-sel又名血小板活化依赖颗料表面膜蛋白（Platelet activation dependent granule-external membrane,PADGEM或GMP-140），参与介导内皮细胞与中性粒细胞、单核细胞的粘附。研究表明在鼠P-sel基因启动子上-218GGGGGTGACCC（-207）处有KB位点，TNF-、LPS刺激下，NF-KB与结合cAMP反应元件的核因子协同促进P-sel基因的表达，在2h时能检测到这种增高。 NF-KB通过调控IL-8及MCP等化学趋化因子的表达，从而募集大量的单核巨噬细胞、中性粒细胞，引发炎症浸润和损伤。Ping等认为在LPS

14、、TNF-促进MCP的表达中，p65是必需的Rel家族蛋白，而Stylianon则指出Mcp上的两个KB位点1和2中c-Rel只与A2结合，而且在IL-1刺激MCP表达过程中，出现c-Relp65和（p65）2选择性反式作用于A1、A2位点的现象。 NF-KB还能促进IL-2受体，T细胞受体、链的表达，从而介导了IL-2的毒性损伤以及T细胞与内皮细胞粘附，导致内皮细胞受损。 2.1.2 NF-KB活化后促内皮细胞的凋亡，致微血管损伤。 NF-KB的活化能诱导内皮细胞的凋亡，主要有以下几种方面的证据：在许多促调亡基因：C-myc、TNF及IL-1转化酶（IL-1 converting enzym

15、e,ICE）启动子上都发现了KB位点。TNF-诱导凋亡中出现了NF-KB的伴随活化。胸腺细胞能活化NF-KB而诱导细胞凋亡。通过清除NF-KB的诱导物活性氧（reactive oxygen species,ROS）能抑制凋亡的发生。 也有研究表明在恶性肿瘤，变态反应和自身免疫疾病中，NF-KB通过上调凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis,IAP）而抑制瘤细胞等的凋亡，从而加重了疾病的发生，这可能与Rel家族不同成分及不同的刺激、信号途径有关。2.2 NF-KB活化影响凝溶的平动态衡，促微血栓形成。2.2.1 NF-KB活化促进vWF（von Willebrand Fact

16、or）的表达。vWF是因子的相关因子，它与因子结合，能有效防止在血浆中迅速降解。VWF与结合，组成F/VWF，一端与血小板糖蛋白Ib结合，另一端与内皮细胞下的胶原纤维连接，介导血小板粘附血管内皮，促进微血栓形成。Keightley报道p50能与VWF启动子结合，从而影响血液中vWF水平。镰刀型贫血病时高水平的vWF介导镰刀型RBC的聚集及与内皮细胞的粘附，并且促进血小板内皮细胞粘分子（platelet-endothelial cell adhesion molecule-1,PECAM-1）的磷酸化，抑制NF-KB则明显改善这些指标。2.2.2 NF-KB调控内皮细胞合成组织因子（Tissue

17、 factor），这是一种亲脂性蛋白能作为受体与因子和a结合而形成复合物，使IX和X裂解，从而既激活外凝系统又激活内凝系统。IL-1、LPS、TNF均能通过刺激NF-KB促进其的合成，在2h达到峰值，且存在时间，剂量依赖性，已在内毒素血症DIC的发生发展中得到证实。2.2.3 NF-KB对纤溶的影响 纤溶与抗纤溶在正常情况下维持动态平衡。但纤溶酶原激活抑制物2（Plasminogen activator inhibitor type-2,PAI-2）启动子上有两个KB位点。TNF-能刺激NF-KB促PAI-2的表达。Dechend也报道动脉粥样硬化时内皮细胞产生的PAI、组织因子等促凝血蛋白质

18、的升高伴随着NF-KB的活化。而p65的持续活化则能促进uPA（urokinase-type PA）的表达，因为uPA启动子上也发现了一个KB位点。NFKB的活化能紊乱微血管的纤溶系统。2.3 NF-KB在微循环障碍中的自我调控2.3.1 NF-KB经细胞外的正反馈调节：NF-KB活化后，可增强TNF、IL-1、IL-2的基因转录，TNF-、IL-1、IL2产生和释放增多，进而再次激活NF-KB；同时还可使IL-6、IL-8等这些前炎症因子产生、释放增多，从而导致最初的炎症信号进一步放大，加重机体损伤及微循环障碍，直至DIC或死亡。这种情况多见于脓毒综合征（sepsis syndrome）和急

19、性呼吸窘迫综合征（ARDS）等。但通常这种情况在机体内不是这样无止境无限制的，因为NF-KB有负反馈调节。2.3.2 NF-KB经细胞内、外的负反馈调节：在胞内NF-KB活化后除启动炎症介质基因转录外,同时还上调IKB、Bcl-3以及具有双重功能的p100、p105前体蛋白，这些新增加抑制蛋白,能迅速在核内或核外重新灭活活化的NF-KB。从而终止炎症介质的转录，限制急性炎症反应。其中IKB的效果最明显,NF-KB在活化后30min就有了IKB的合成,因而单纯刺激IKB的磷酸化只能引起短时相的NF-KB的活化。IKB的合成不受NF-KB的调控，因此IKB磷酸化能引起NF-KB长时相的活化。 故若

20、缺乏IKB，则易引起广泛的全身性炎症。此外NF-KB的活化也使p50同源二聚体生成增多，此种二聚体不能被IKB有效结合，并缺乏转录激活区。易位至细胞核后，可与NF-KB竞争性结合KB序列，抑制NF-KB的活性。 在细胞外，LPS、TNF-和IL-1能刺激反向调节细胞因子IL-10的产生，IL10能阻止单核细胞中内毒素诱导的NF-KB的活化，从而限制急性炎症反应，缓解微循环障碍。 NF-KB能促进Mn SOD（manganese superoxide dismutase ,MnSOD）及iNOS（inducing nitric oxide synthase,iNOS）的表达。MnSOD启动子上有

21、KB位点，LPS、ROS刺激下，NF-KB和C/EBP、NF-1等共同作用，促进MnSOD的表达，从而清除自由基，抑制NF-KB活化，减少自由基的损伤作用。蛋白酶抑制剂MG341、TLCK能抑制IL-1诱导的iNOS的升高，通过抑制IKB的降解过程。展望： 微循环障碍广泛发生于临床各种疾病、创伤及某些生理应激情况下,其发生不仅是局部或全身组织器官的损伤的标志,而且持续的微循环障碍更加重了疾病的发生、发展及预后。因此通过抑制NF-KB的激活,从而阻断NF-KB调控的炎症反应，缓解微循环障碍,减轻机体组织的损伤，正日益成为研究的热点。当前实验研究从基因治疗、蛋白激酶抑制、免疫抑制及抗氧化几个途径着

22、手来抑制IKB的降解或直接抑制NF-KB的活性,已经取得了一定的突破，并且对糖皮质激素、阿司林、Vc、Ve等的抗炎症、抗氧化损伤机制提出了新的药理认识，指导了临床应用。相信将来能更尽一步弄清NF-KB的活化及调控机制，从而能够实施针对性、特异性治疗。NF-kb探针5-AGT TGA GGG GAC TTT CCC AGG C-33-TCA ACT CCC CTG AAA GGG TCC G-5 NF-B一般以同源或异源二聚体形式存在，激活后与靶基因上特定的DNA序列（B位点，其核心序列为GGGRNNYYCC，R：嘌呤Y：嘧啶N：任意碱基）结合并调节基因转录。只要有这段核心序列就行，无种属差异。

23、NF-B类风湿关节炎的治疗靶标前言：类风湿关节炎（RA）是世界性疾病，在我国也是一种常见病，患病率约为0.3。这种系统性慢性炎症性疾病是一种复杂的自身免疫病，目前公认的RA是由不明抗原介导免疫的反应，导致自身抗体产生，RA以炎症细胞浸润滑膜及大量炎症介质产生,非化脓性增生性滑膜炎为特点，逐渐导致关节软骨的破坏，最后造成关节功能的障碍，并可伴有关节周围软组织及其它器官的损害。核转录因子NF-kB是一种多极性基因调控蛋白，能调节多种参与免疫反应的细胞因子、炎症介质、粘附分子、及蛋白酶类的基因转录过程，从而控制它们的生物合成。NF-kB能够参与免疫细胞的分化，增殖，和活化。NF-kB在参与某些细胞的

24、生长调控以及抗细胞凋亡方面亦起着重要的作用，因此NF-kB在发病的多个环节中起重要作用，所以，抑制NF-kB活性为临床治疗各种RA提供了一条新的治疗性干预途径，同时也为筛选新型治疗的药物指明了前进方向。一）NF-kB系统的组成）. NF-kB系统的组成NF-kB系统几乎存在于所有细胞中，由NF-kB家族及其抑制物I-kB家族共同组成1。NF-kB家族由Rel蛋白家族中的成员以同源或异源二聚体的形式存在。在哺乳动物细胞中有五种NF-kB /Rel家族成员：RelA（P65）, RelB，C-Rel，NF-kB 1（p50），NF-kB 2（p52）。每个家族成员含有一个由N-端300个氨基酸组成

25、的保守的Rel同源结构域（RHD）负责DNA结合、二聚化、核定位及与I-kB抑制性亚单位相互作用，其中P65含有转录活化区域。尽管存在多种Rel家族成员，但习惯上通常把由多肽p65和p50两个蛋白亚基组成的同源或异源性二聚体称为NF-kB，其中异源性二聚体活性较强，在NF-kB异源性二聚体中，虽然二种亚单位均能与DNA结合，但只有P65在蛋白的C末端含有转录激活区域，能直接作用于转录元件而激活转录过程2-3。静息时NF-kB二聚体与I-kB蛋白家族构成三聚体而存留于胞浆，当细胞受到外界因素，如细菌或病毒感染、炎症细胞因子、TNF、LPS、紫外线照射、电离辐射等刺激后，I-kB将发生磷酸化并迅速

26、降解，NF-kB被释放，、激活并进入细胞核，结合于特异性DNA位点，从而启动一系列基因的转录，发挥其重要的生物学作用4。IB蛋白家族是NF-B的抑制物，目前已知包括I-kB、I-kB、I-kB/p105、I-kB、I-kB、Bcl-3、P100等成员。该家族成员分子中均含有5-7个约含30个氨基酸的锚蛋白重复序列，这是I-kB与NF-kB相互作用的结构基础。I-kB通过非共价键掩盖NF-kB的核定位信号（NLS）而阻止NF-kB的核转位。）NF-B的激活过程主要分三步：1. NF-kB的诱导剂通过细胞膜激活胞浆中的IB激酶，使IB在32、36位丝氨酸的磷酸化，磷酸化的IB接着被lys21、ly

27、s22上被泛素化，泛素化的IB迅速被26S的蛋白酶体降解，NF-B游离于胞浆中；2. 胞浆内游离的NF-B移位至胞核内，与DNA分子靶基因中启动子区域的NF-B结合位点相结合；3. 启动靶基因转录，生成相应的mRNA。这一过程相当迅速，无需蛋白质合成。哺乳动物细胞转染实验证明IK和IK是NF-B激活途径的关键酶。）NF-B的激活剂与抑制剂目前发现多种因素可诱导NF-B活化。前炎性细胞因子，如TNF、IL-1；与细胞分裂、增殖有关的因素，如抗原、植物血凝素（PHA）、刀豆素A（ConA）和佛波酯（PMA）；细菌毒性产物LPS、病毒、双链RNA等；物理化学因子，如紫外线、吐根碱、放线菌酮等；致凋亡

28、因子，如离子射线、化疗药物。在众多因素中活性氧产物在介导NF-B活化中可能起重要作用。NF-B的激活也能被多种因素抑制。5-6 免疫抑制剂，如糖皮质激素、环胞素、水杨酸、阿斯匹林；抗炎症因子，如IL-1、IL-10；抗氧化剂，如乙酰化胱氨酸、花生四烯酸、吡硌烷双硫脲、倍半萜内酯；其他，如木霉素、cAMP、IK、NO、A20。植物药物是开发NF-B抑制剂的宝库，有人研究了通过NF-B信号转导通路发挥抗炎作用的药用植物，发现余甘子、蒙自桦、当归藤、扁担藤、独子藤、香须树生药的提取物可以抑制NF-B向核内易位。7有人也发现银杏8、姜黄素等多种天然植物药物可以抑制NF-B活性9。二）NF-B的生物学功能）NF-B参与调节的基因受NF-B调节的基因包括细胞因子与生长因子，如IL-2、3、6、8、12、IL-1、TNF、G-CSF、M-CSF、GM-CSF、EPO等；免疫受体，如免疫球蛋白轻链、T细胞受体、链MHC-I、II、2微球蛋白等；粘附分子，如细胞间粘附分子1、血管细胞粘附分子1、内皮细胞白细胞间粘附分子等；急性期蛋白，如血管紧张肽酶、补体因子C4、补体因子B等；转录因子及调节子，如C-Rel、P105、IB、A20等；炎症酶，如诱导型一氧化氮