NF-KB信号通路XXXX-10-28

NF-κB信号通路1主要内容★背景介绍★IKK复合物的上游信号★IκB激酶的结构和激活方式★IκB蛋白的作用★NF-κB的转录调节2一、背景介绍1.NF-κB信号通路2.NF-κB家族3.IκB蛋白家族4.IκB激酶复合物5.NF-κB信号通路的活化3背景1NF-κB信号通路最基本的NF-κB信号通路，包括受体和受体近端信号衔接蛋白，IκB激酶复合物，IκB蛋白和NF-κB二聚体（最常见的是p50/p65）。当细胞受到各种胞内外刺激后，IκB激酶被激活，从而导致IκB蛋白磷酸化，泛素化，然后IκB蛋白被降解，NF-κB二聚体得到释放。NF-κB二聚体通过各种翻译后的修饰作用而被进一步激活，并转移到细胞核中。在细胞核里，它与目的基因结合，以促进目的基因的转录。4NF-κB经典和非经典通路NF-κB的经典信号通路和非经典信号通路的主要区别就在于：☆经典信号通路中，IκB蛋白的降解使NF-κB二聚体得到释放。☆非经典信号通路中，通过P100到P52的加工处理，使信号通路激活。567(A)Non-canonicalcontrolofRelA:p50.RelA:p50isinhibitedbynotonlyIκBα,-β,-ε,butalsoIκBδ.WhereasinflammatorycanonicalsignalsleadtodegradationofIκBα,-β,-ε,developmentalsignalsengagethenon-canonicalpathwaytodisruptIκBδactivity;however,bothresultinthenucleartranslocationofRelA:p50.Interestingly,priorcanonicalsignalinghistoryresultsinanenhancementofthenon-canonical-RelA:p50axis,duetoinducibleexpressionofp100.(B)CanonicalcontrolofRelB:p52activation.Expressionofp100andRelBaredependentonRelA:p50activityandthereforecanonicalsignals.TheamountofbasalRelBexpression,controlledbyconstitutivecanonicalpathwayactivity,ratherthantheinduciblep100expression,isthemaindeterminantofthestrengthofnon-canonicalsignaling.Crosstalkbetweencanonicalandnon-canonicalpathways8NF-κB家族背景2NF-κB家族由P50、P52、P65、c-Rel和RelB五个成员组成。它们分别由NFKB1,NFKB2,RELA,REL和RELB基因进行编码。都有一个N端Rel同源结构域（RHD），负责其与DNA结合以及二聚化。在P65、c-Rel和RelB中，存在着转录激活区域——TAD，对基因表达起正向调节的作用。P50和P52不存在转录激活区域，它们的同型二聚体可以抑制转录。9NF-κB二聚体的存在方式NF-κB二聚体与IκB蛋白结合NF-κB二聚体与DNA结合NF-κB二聚体结构★氨基末端为免疫球蛋白相似区域，对某一种形式的κB位点具有选择性。★C-末端疏水区域提供NF-κB各亚基之间的连接。一般，NF-κB是以二聚体的形式存在的，而它的二聚体又有两种存在方式。10NF-κB二聚体11背景3IκB蛋白家族IκB蛋白家族包括八个成员：IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBζ(zeta)、IκBε、Bcl-3、p100和p105。作用：在细胞质中与NF-κB二聚体结合，并对信号应答具有重要作用。IκB蛋白的结构特点：存在锚蛋白重复区域（即多个紧密相连的钩状重复序列，每个重复序列含有33个氨基酸）。12NF-κB家族与IκB蛋白家族13背景4IκB激酶复合物IKKα/IKK1(CHUK)IKKβ/IKK2(IKBKB)调节亚基NEMO在特定的NF-κB信号通路中，IKKα和IKKβ是选择性需求的。★1415NF-κBactivationcascadeinthecanonicalpathways.背景5NF-κB的活化S-NO:S-nitrosylation;Oxy:S-glutathionylation;SCF:Skp1-Cul1-Roc1-F-boxubiquitinlipasecomplex16TLR4signalingpathwaysthatleadtoNF-κBactivation.1718NF-κBactivationplaysacentralroleinthepathophysiologyofsepticshock.19例：20例：NF-κB信号通路的活化在微循环障碍发生发展中的作用1.NF-κB介导的微管内皮细胞的损伤1.1炎症性浸润引发的损伤※已知ICAM-1基因启动子上有1个基本的NF-κB位点，VCAM-1基因有2个NF-KB位点，E-sel基因有3个NF-KB位点。※P-sel参与介导内皮细胞与中性粒细胞、单核细胞的粘附。※NF-κB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。※NF-κB能促进IL-2受体，T细胞受体α、β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。211.2NF-κB活化后促内皮细胞的凋亡，致微血管损伤※在许多促调亡基因：C-myc、TNF及IL-1转化酶（IL-1convertingenzyme,ICE）启动子上都发现了NF-κB位点。※TNF-α诱导凋亡中出现了NF-κB的伴随活化。※胸腺细胞能活化NF-κB而诱导细胞凋亡。※通过清除NF-κB的诱导物活性氧（ROS）能抑制凋亡的发生。222.NF-κB活化影响凝溶的动态平衡，促微血栓形成※NF-κB活化促进血管性血友病因子(vonWillebrandFactor)的表达。vWF是Ⅷ因子的相关因子，与Ⅷ因子结合，能有效防止Ⅷ在血浆中迅速降解。vWF与Ⅷ结合，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。NF-κB调控内皮细胞合成组织因子（Tissuefactor），这是一种亲脂性蛋白能作为受体与Ⅶ因子和Ⅶa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。NF-KB的活化能紊乱微血管的纤溶系统:纤溶酶原激活抑制物-2（PAI-2）启动子上有两个NF-κB位点。TNF-α能刺激NF-κB促PAI-2的表达。p65的持续活化则能促进uPA的表达，因为uPA启动子上也发现了一个NF-κB位点。※※23很多胞外刺激信号都可以引起NF-κB信号通路的激活：①前炎性细胞因子，如TNFα、IL-1；②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）；③细菌毒性产物LPS、病毒、双链RNA等；④物理化学因子，如紫外线、吐根碱、放线菌酮等；⑤致凋亡因子，如离子射线、化疗药物。虽然这些胞外刺激所产生的胞内早期信号途径各不相同，但一般认为，大多数此类胞外刺激起始的信号传递反应将最终激活IKK复合物。在这个传递过程中，衔接蛋白起着重要的作用。二、IKK复合物的上游信号24NF-κBisacentralregulatorofthetranscriptionalresponsestoawidevarietyofphysiologicalandenvironmentalstimuli.25NF-κB活化途径26在很多NF-κB信号通路中，许多的信号中间物都是共有的，特别是IKK复合物的上游信号。不同的信号通路可利用一些共有的信号元件激活和抑制通路。TRAFs——TNF受体相关因子IKK复合物的上游信号衔接蛋白RIPs——受体作用蛋白TAK1——TGFβ-激活性激酶1IKK复合物的激酶NIK——NF-κB诱导激酶27281.TRAFs——TNF受体相关因子▲TNF受体相关因子---TRAFs家族成员是一大类胞内接头蛋白，能直接或间接与多种TNF和IL-1/Toll-like受体家族成员结合。介导多种下游信号通路的信号传导，其中包括NF-κB信号通路。从而影响细胞的生存、增殖、分化和死亡，并参与多个生物学过程的调控。▲在几乎所用的NF-κB信号通路中，TRAFs都是关键的信号中间物。☆TRAF蛋白家族：TRAF蛋白家族一共有7个成员，分别是TRAF1、TRAF2、TRAF3、TRAF4、TRAF5、TRAF6、TRAF7。29TRAF蛋白质在结构上具有很高的同源性，同源性一般大于30%，其特征性的结构是所有成员在羧基端都有一个C-末端TRAF结构域，即包括一个卷曲螺旋结构，介导同型和异型蛋白之间的相互作用。另外，TRAF2-7的N-末端存在一个RING指结构，其可以作为E3泛素连接酶起作用，即将泛素转移到目的蛋白上。RING指结构后还有5到7个锌指结构域。TRAF蛋白的结构30TRAFS的功能1通过TNFR1相关的死亡蛋白(TRADD)，TRAF2和TNF-α的受体TNFR1结合，进而激活IKK。在此过程中，其RING指区域作为E3连接酶是必须的。但其具体作用机制还需要深入研究。在TNFR1信号通路中，单一敲除TRAF2或TRAF5，NF-κB信号通路的激活仍会出现。但是双敲除TRAF2和TRAF5，则会造成NF-κB信号通路中，IKK复合物的激活出现缺陷。因此，在TNFR1信号通路中，需要TRAF2和TRAF5的共同作用。31在Toll-like/IL-1信号通路中，TRAF6可与受体复合物发生作用，激活IKK。但是，TRAF6的E3连接酶作用机制也是需要进一步证明。因此，在NF-κB信号通路中，TRAF2、TRAF5和TRAF6在激活IKK复合物方面起着重要的作用。232TRAF蛋白家族成员中，TRAF3也是较广泛的研究成员。★TRAF3是既可介导NF-κB经典信号通路，也可介导非经典信号通路。在经典信号通路中，其可与受体直接作用激活IKK复合物。而在非经典信号通路中，TRAF3通过NIK（NF-κB诱导激酶）激活IKKα，从而激活信号通路。★在一些情况下，TRAF3可诱导NIK的泛素化和降解，抑制信号通路的激活。但是这时候，其他TRAF家族成员可介导TRAF3的降解，结果造成NIK的积累和活化，促进非经典信号通路正向激活。因此，不管在经典还是非经典信号通路中，TRAF蛋白在诱导IKK激活方面发挥着很重要的作用。332.RIPs——受体作用蛋白☆RIPs是经典NF-κB信号途径中的关键的衔接蛋白。☆RIPs既可通过蛋白结合区域直接作用于信号通路的上游，也可通过与NEMO结合激活IKK复合物。并且，在大多数的TRAF依赖型信号通路中，RIPs都被牵涉其中。☆RIP蛋白家族一共有7个成员，分别为RIP1-7。☆RIP蛋白的结构特征是：都具有保守的丝氨酸/苏氨酸激酶区域。34RIP1☆RIP1具有一个死亡结构域，可以介导其他衔接蛋白和受体的死亡结构域之间的相互作用。☆RIP1不仅可以招募IKK复合物，其更重要的作用是激活IKK复合物。☆RIP1激酶区域对IKK的激活并不是必需的，一般的作用是集合一个信号复合物元件，通过NEMO的寡聚化，和IKK的自磷酸化，诱导IKK复合物的激活。☆RIP1只出现在NF-κB经典信号通路中，而对于CD40或LTβR介导的非经典信号通路中是不需要RIP1的。35RIP2☆RIP2包括一个C-末端半胱天冬酶活性和招募区域（CARD），可介导受体和衔接蛋白之间的相互作用。这个CARD区域，也使RIP2在一个特殊的NF-κB信号通路中起着重要的作用，即抗原