Figura 1. A via canônica e não canônica de sinalização NF-kB
O que é NF-kB?
NF-kB é um nome curto de fator Nuclear kappa-cadeia-potenciador de cadeia-luz de células B ativadas. Não é uma única proteína, mas uma pequena família de fatores de transcrição indutíveis que desempenham um papel importante em quase todas as células de mamíferos. Controla a transcrição do ADN, a produção de citoquinas, a sobrevivência celular e outros importantes eventos celulares, especialmente desempenham um papel fundamental na regulação da resposta imunitária à infecção.
NF-kB molecular são geralmente dimers., Uma estrutura típica de NF-kB é P50-P65 dímero (NF-kB1/RelA). A formação dímero é necessária para a ligação do DNA, dois monômeros NF-kB se ligam ao DNA como um dímero. As regiões n-terminais de dímero são responsáveis por um contacto específico de ADN. As regiões c-terminais são geralmente altamente conservadas, são responsáveis pela dimerização e pelo contato não específico de fosfato de DNA. Todo o NF-kB molecular é como um alicate na cadeia de DNA e funciona como um fator de transcrição (Figura 2).
Figura 2. The structure of NF-kB protein dímero binding with DNA chain.,porque os membros da família NF-kB partilham homologia estrutural com a oncoproteína retroviral v-Rel. então eles também chamavam proteínas NF-kB/Rel. A família de fatores de transcrição NF-kB em mamíferos consiste de 5 proteínas: p65/RelA, RelB, c-Rel, p105/p50 (NF-kB1), e p100 / p52 (NF-kB2). Estas 5 proteínas associam-se umas às outras e formam complexos homo/heterodiméricos transcripcionalmente distintos (Figura 3). Todos eles compartilham um domínio de homologia Rel (RHD) de 300 aa de comprimento., Estes domínios têm múltiplas funções como dimerização, ligação ao ADN, interacção com o IkBs e translocação nuclear. Embora os membros da família de proteínas NF-kB possam formar até 15 diferentes dimers, muitos deles ainda não demonstraram. A forma mais abundante de NF-kB dímero é o heterodímero p50/p65, que tem sido fundo em quase todos os tipos de células. Como Apenas P65/Rel, RelB e c-Rel têm domínios de transativação carboxi-terminal( TAD), a família NF-kB de proteínas pode ser dividida em dois grupos., p50 e p52 são gerados pelo processamento das moléculas precursoras p105 e p100, respectivamente. Portanto, nem todas as combinações de dímeros Rel são transcripcionalmente ativas.
Figura 3. A proteína 5 e seus complexos homo / heterodiméricos da família NF-kB.
NF-kB signaling pathway
NF-kB protein dimmers as nuclear transcription factor, they need to migrate to the nucleus, combined with DNA to have function. Na maioria dos tipos de células normais em estado de repouso, NF-KB estava inativo e retém no citoplasma., Eles se ligam a um inibidor específico chamado proteína IK-B, que poderia se ligar ao domínio de homologia Rel (RHD) de NF-kB e interferir com sua função de localização nuclear (NLS). Estas proteínas inibidoras, que incluem IkBa, IkBb e IkBg, contêm 6-7 repetições anquirinas que mediam a ligação à RHD. Estas repetições estão também presentes nas metades terminais C dos precursores NF-kB2/p100 e NF-kB1/p105, que também funcionam como IkBs e mantêm os seus parceiros, as proteínas Rel, no citoplasma., A fim de ativar a NF-kB molecular, as células primeiro precisam separar a proteína NF-kB de seus inibidores. Existem duas vias principais de sinalização que levam à dissociação do inibidor da proteína IK-B do dimmer NF-kB e permitem a translocação de dimers NF-kB do citoplasma para o núcleo.1., Cascata canónica / clássica
canónica ou cascata clássica a partir do receptor da superfície celular das citocinas pró-inflamatórias e padrões moleculares associados ao patogéneo (PAMPs), tais como o receptor do factor de necrose tumoral (TNFR), receptor tipo toll (TLR) e receptor celular T / B. Estes receptores ligam-se com as suas moléculas ligantes e transferem o sinal através da membrana celular, causando a activação do complexo IkB kinase (IKK). A forma mais comum deste complexo consiste em heterodímero de subunidades catalíticas IKKa e IKKß e uma subunidade regulatória IKKy., A unidade IKKy também chamou NEMO para o modulador essencial NF-kB. Ativado complexo IKK, predominantemente atuando através de IKKß em um IKKy dependente da forma, catalisa a fosforilação de IkBs (em sites equivalente a Ser32 e Ser36 de IkBa), polyubiquitination (em sites equivalente a Lys21 e Lys22 de IkBa) e posterior degradação por 26 S proteassoma. Os dímeros NF-kB liberados (mais comumente o P50–RelA dímero), translocam para o núcleo, ligam o DNA e ativam a transcrição do gene down-stream.2., Cascata de via não-canónica/alternativa
outra via NF-kB activadora Chamada via não-canónica ou alternativa. Este caminho é independente de IKKß e IKKy, mas depende de IKKa dimmer em vez disso. A transferência de sinais para o citoplasma através do receptor LT-β ou BAFF. Fosfonato uma proteína NIK, proteína NIK e depois fosfonato os homodimmers IKKa. O alvo para os homodímeros IKKa nesta via é NF-kB2/p100, que é fosforilado em dois terminais C., A fosforilação destes locais é essencial para a transformação de p100 em p52, que também depende da poliubiquitinação e da degradação proteosómica. No entanto, em vez de conduzir a uma degradação p100 completa, tal como observado com o IkBs, a ubiquitinação de p100 dependente da fosforilação resulta apenas na degradação das suas meias-partes C-terminal inibitórias. Uma vez que a metade C-terminal é degradada, a porção N-terminal de NF-kB (o polipéptido p52 que contém o RHD) é liberado., Como o RHD de p100 está mais comumente associado com o RelB, a ativação desta via ‘alternativa’ resulta na translocação nuclear de dímeros p52–RelB. O dímero liga-se finalmente ao ADN e activa a transcrição do gene.3. A regulação da via
ubiquitina é uma proteína de 76 aminoácidos que é altamente conservada e ubiquitosamente expressa em todos os eucariotas, desde a levedura até ao ser humano. O ácido carboxílico na glicina C-terminal da ubiquitina pode ser covalentemente ligado à epsilon amina da lisina em outra proteína através de uma ligação isopeptídica. Este processo é chamado de “ubiquitinação”., Além disso, a cauda C-terminal da ubiquitina pode ser diretamente ligada à metionina N-terminal de outra ubiquitina para formar uma cadeia linear de poliubiquitina. A ubiquitinação desempenha um papel essencial na regulação das vias NF-kB. Em células não estimuladas, NF-kB liga-se às proteínas inibitórias da família kB (IkB) e é sequestrado no citoplasma., Após a estimulação, IkB é fosforilada pela IkB quinase (IKK) complexo, Fosforilada IkB é posteriormente ubiquitinated e degradada por 26 S proteassoma, permitindo, assim, NF-kB para translocar para o núcleo, onde se regula a expressão de uma infinidade de genes. Como subunidade regulamentar do complexo IKK, foi proposto que o Nemo fosse o factor-chave para a transdução do sinal de ubiquitinação para a activação do IKK. Vários DUBs funcionam como reguladores negativos chave do IKK para permitir um controle apertado da ativação NF-kB., Um dos melhores DUBs estudados é o A20, foi proposto que o A20 suprime a hiperactivação do NFkB através da dessubiquitinação do poliubiquitina ligado ao K63 ligado ao RIP1 através do domínio N-terminal OTU, bem como promover a Poliubiquitinação do RIP1 ligada ao K48 para a degradação proteosómica.4. A sinalização a jusante
NF-kB actua como mediador central das respostas imunitárias e inflamatórias, e está envolvida nas respostas ao stress e na regulação da proliferação celular e da apoptose. Os respectivos genes-alvo NF-kB permitem ao organismo responder eficazmente a estas alterações ambientais., A via clássica NF-kB é ativada por uma variedade de sinais inflamatórios, resultando na expressão coordenada de múltiplos genes inflamatórios e inatos imunes. As citoquinas pró-inflamatórias IL-1b e TNF-a ativam NF-kB, e sua expressão é induzida em resposta à ativação NF-kB, formando assim um circuito de alimentação para a frente amplificado. A via alternativa para NF-kB resulta na translocação nuclear de dímeros p52–RelB, é estritamente dependente de homodímeros IKKa e é ativada pelo LTbR, BAFF e CD40L pelo NIK., Muitos dados sugerem fortemente que a via alternativa desempenha um papel central na expressão dos genes envolvidos no desenvolvimento e manutenção dos órgãos linfóides secundários. Os fatores de transcrição da família NF-kB controlam a expressão de um grande número de genes alvo em resposta a mudanças no ambiente, ajudando assim a orquestrar respostas inflamatórias e imunitárias.
Figura 4. Sinalização em fluxo descendente da via de sinalização NF-kB.5. Relação com doenças.
- a base inflamatória das doenças metabólicas.,
a via sinalizadora IKK / NF-kB é a chave para a ligação do metabolismo, inflamação e acção da insulina. A maioria dos sinais de estresse metabólico, resultando em resistência à insulina ou pancreática β célula disfunção, seja induzida por intracelular ou extracelular dicas, convergem para o NF-kB-activating kinase IKKb e outros grandes inflamatória quinase, JNK-agente mitogénico proteína quinase ativada (MAPK).
- NF-kB e glicólise.
a glicólise pode gerar ATP em maiores quantidades e a uma taxa mais rápida do que a fosforilação oxidativa., A Glucose é, portanto, um nutriente essencial para o cancro e para as células em proliferação normal. NF-kB coordena muitos dos sinais que impulsionam a ativação e proliferação celular durante a imunidade, inflamação e oncogênese.
- NF-kB e metabolismo oxidativo.NF-kB regula a homeostase energética e a adaptação metabólica, controlando o equilíbrio entre a glicólise e a respiração para o fornecimento de energia. Inibição de NF-kB / RelA por vários meios menor consumo de oxigénio e causou reprogramação para glicólise aeróbica