JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 14: Cell Signaling Pathways
14.4:
NF-κB 依赖性信号通路
转录因子 NF-κB 于 1986 年在诺贝尔奖获得者 David Baltimore 教授的实验室中被发现,因为它与 B 细胞中的免疫球蛋白轻链增强子相互作用。经过三十多年的研究,现在很明显 NF-κB 调节 100 多个基因的表达。这些基因中的大多数在动物的先天性和适应性免疫反应以及炎症反应中起着至关重要的作用。
NF-κB 的异二聚体以非活性状态存在于静息细胞的细胞质中。抑制蛋白 IκB 掩盖了 NF-κB 的核定位信号。在外部刺激(如病原体或活性氧)诱导细胞时,IκB 被标记并随后在蛋白酶体中降解。然后,游离的 NF-κB 可以作为细胞核中靶基因的转录激活剂。然后,这些基因的激活使细胞能够产生适当的生理反应。
除了作为动物免疫反应的中心介质外,研究还揭示了 NF-κB 的其他几种作用。这些包括细胞增殖和凋亡的调节、肿瘤形成以及神经系统中的多种功能 – 例如学习和记忆。
此外,NF-κB 信号通路也是一些病毒和细菌病原体的靶标。HIV、HPV 和鼠疫耶尔森菌等病原体已经开发出利用或干扰 NF-κB 信号通路以逃避宿主防御机制的策略。由于其在动物中的多种作用,NF-κB 信号通路是一种极好的治疗靶点。
NF-κB 蛋白是转录因子,参与许多关键的细胞功能,例如免疫细胞活化、细胞粘附、抗菌反应和细胞周期调节。
在静息状态下,NF-κB 以异二聚体的形式存在,直接与称为 IκBɑ 的抑制蛋白结合。IκBɑ 抑制 NF-κB 作为转录激活剂的活性。
NF-κB 依赖性信号通路在适当的配体与靶细胞上相应的细胞表面受体结合后被激活。
例如,该通路可由肿瘤坏死因子-ɑ 与 TNF 受体结合、白细胞介素 1 与 IL1 受体结合或病原体与 toll 样受体结合触发。
这种配体-受体结合导致蛋白质复合物 IκB 激酶的激活,该激酶由三个亚基 ɑ、β 和 γ 组成。
然后,激活的激酶磷酸化 IkB 蛋白,导致其泛素化。
然后,标记的 IκB 蛋白在蛋白酶体中立即降解。
因此,NF-κB 二聚体从 IκB 中释放出来,并且可以自由易位到细胞核,在那里它可以激活许多靶基因的表达。
NF-κB 激活的靶基因之一是编码 IκBɑ 蛋白的基因。表达增加后,IκBɑ 通过负反馈回路协助调节 NF-κB 依赖性信号通路。
NF-κB 依赖性信号通路可控制广泛的生物过程,包括先天免疫和适应性免疫以及炎症应激反应。
由于其在动物免疫和炎症反应中的关键作用,NF-κB 的失调可导致各种类型的癌症,以及多种炎症性疾病,如关节炎和哮喘。
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