3.4
Le facteur de transcription NF-κB a été découvert en 1986 dans le laboratoire du professeur David Baltimore, lauréat du prix Nobel, pour son interacti…
Les protéines NF-κB sont des facteurs de transcription qui sont impliqués dans de nombreuses fonctions cellulaires cruciales telles que l’activation des cellules immunitaires, l’adhésion cellulaire, la réponse antimicrobienne et la régulation du cycle cellulaire.
À l’état de repos, le NF-κB existe sous la forme d’un hétérodimère directement lié à une protéine inhibitrice appelée IκBɑ. IκBɑ supprime l’activité de NF-κB en tant qu’activateur transcriptionnel.
La voie de signalisation dépendante de NF-κB est activée lors de la liaison d’un ligand approprié à son récepteur de surface cellulaire correspondant sur la cellule cible.
Par exemple, la voie peut être déclenchée par la liaison du facteur de nécrose tumorale-ɑ au récepteur TNF, la liaison de l’interleukine 1 au récepteur IL1 ou la liaison d’agents pathogènes à des récepteurs de type Toll.
Cette liaison ligand-récepteur entraîne l’activation d’un complexe protéique, la kinase IκB, composé de trois sous-unités, ɑ, β et γ.
La kinase activée phosphoryle ensuite la protéine IkB conduisant à son ubiquitination.
La protéine IκB marquée subit alors une dégradation immédiate dans le protéasome.
En conséquence, le dimère NF-κB est libéré de IκB et est libre pour sa translocation vers le noyau où il peut activer l’expression d’un certain nombre de gènes cibles.
L’un des gènes cibles activés par NF-κB est le gène qui code pour la protéine IκBɑ. Lors de son expression accrue, IκBɑ aide à réguler la voie de signalisation dépendante de NF-κB via une boucle de rétroaction négative.
La voie de signalisation dépendante de NF-κB agit pour contrôler un large éventail de processus biologiques, y compris l’immunité innée et adaptative et les réponses au stress inflammatoire.
En raison de son rôle central dans les réponses immunitaires et inflammatoires chez les animaux, la dérégulation de NF-κB peut entraîner divers types de cancers, ainsi que plusieurs maladies inflammatoires, telles que l’arthrite et l’asthme.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is NF-κB and what are its main cellular functions?
NF-κB is a transcription factor that regulates expression of over 100 genes essential for immune and inflammatory responses. It controls crucial cellular functions including immune cell activation, cell adhesion, antimicrobial response, and cell cycle regulation. NF-κB also regulates cell proliferation, apoptosis, and plays diverse roles in the nervous system such as learning and memory.
Q2: How does IκBα regulate NF-κB activity in resting cells?
In resting cells, NF-κB exists as a heterodimer bound to the inhibitory protein IκBα, which suppresses its transcriptional activity. IκBα masks the nuclear localization signals of NF-κB, keeping it inactive in the cytoplasm. This inhibitory mechanism prevents NF-κB from entering the nucleus and activating target genes until an appropriate signal is received.
Q3: What triggers activation of the NF-κB signaling pathway?
The NF-κB pathway activates when ligands bind to cell-surface receptors, such as tumor necrosis factor-α binding to TNF receptor, interleukin-1 binding to IL1 receptor, or pathogens binding to toll-like receptors. These ligand-receptor interactions activate the IκB kinase complex, which phosphorylates IκBα, leading to its ubiquitination and proteasomal degradation, releasing NF-κB for nuclear translocation.
Q4: What happens to NF-κB after IκBα is degraded?
Once IκBα is degraded in the proteasome, the NF-κB dimer is released and free to translocate to the nucleus. In the nucleus, NF-κB acts as a transcriptional activator, binding to DNA and activating expression of target genes. This allows the cell to mount appropriate physiological responses to external stimuli such as pathogens or reactive oxygen species.
Q5: How does NF-κB regulate itself through negative feedback?
NF-κB activates the gene encoding IκBα protein as one of its target genes. Upon increased expression, newly synthesized IκBα binds to NF-κB in the nucleus, causing it to exit and return to the cytoplasm. This negative feedback loop prevents excessive NF-κB signaling and helps maintain cellular homeostasis by limiting the duration and intensity of the immune response.
Q6: What diseases result from dysregulation of NF-κB signaling?
Dysregulation of NF-κB can lead to various cancers and inflammatory diseases such as arthritis and asthma. Additionally, pathogens like HIV, HPV, and Yersinia pestis exploit or interfere with the NF-κB signaling pathway to evade host defense mechanisms. Because of its diverse roles in animals, the NF-κB signaling pathway and associated diseases make it an excellent therapeutic target.
Q7: Why is NF-κB considered a central mediator of immune responses?
NF-κB regulates expression of genes essential for both innate and adaptive immune responses as well as inflammatory stress responses. It controls activation of immune cells, antimicrobial defenses, and inflammatory signaling. Since its discovery in 1986, over three decades of research has revealed that NF-κB coordinates multiple aspects of immune defense, making it central to how animals respond to pathogens and cellular stress.