3.4
NF-κB transkripsiyon faktörü, 1986 yılında Nobel ödüllü Profesör David Baltimore'un laboratuvarında, B hücrelerindeki immünoglobulin hafif zincir güçl…
NF-κB proteinleri, bağışıklık hücresi aktivasyonu, hücre yapışması, antimikrobiyal yanıt ve hücre döngüsünün düzenlenmesi gibi birçok önemli hücresel fonksiyonda yer alan transkripsiyon faktörleridir.
Dinlenme durumunda, NF-κB, IκBɑ adı verilen inhibitör bir proteine doğrudan bağlı bir heterodimer olarak bulunur. IκBɑ, transkripsiyonel bir aktivatör olarak NF-κB'nin aktivitesini baskılar.
NF-κB'ye bağlı sinyal yolu, uygun bir ligandın hedef hücre üzerindeki karşılık gelen hücre yüzeyi reseptörüne bağlanması üzerine aktive edilir.
Örneğin, yol, tümör nekroz faktörünün-ɑ TNF reseptörüne bağlanması, interlökin 1'in IL1 reseptörüne bağlanması veya patojenlerin toll benzeri reseptörlere bağlanması ile tetiklenebilir.
Bu ligand-reseptör bağlanması, ɑ, β ve γ olmak üzere üç alt birimden oluşan bir protein kompleksi olan IκB kinazın aktivasyonu ile sonuçlanır.
Aktive edilmiş kinaz daha sonra IkB proteinini fosforile ederek her yerde bulunmasına yol açar.
İşaretli IκB proteini daha sonra proteazomda hemen bozunmaya uğrar.
Sonuç olarak, NF-κB dimeri, IκB'den salınır ve bir dizi hedef genin ekspresyonunu aktive edebileceği çekirdeğe translokasyonu için serbesttir.
NF-κB tarafından aktive edilen hedef genlerden biri, IκBɑ proteinini kodlayan gendir. Artan ifadesi üzerine, IκBɑ, negatif bir geri besleme döngüsü aracılığıyla NF-κB'ye bağlı Sinyal Yolunun düzenlenmesine yardımcı olur.
NF-κB'ye bağlı sinyal yolu, doğuştan gelen ve adaptif bağışıklık ve inflamatuar stres tepkileri dahil olmak üzere çok çeşitli biyolojik süreçleri kontrol etmek için hareket eder.
Hayvanlarda immün ve enflamatuar yanıtlardaki önemli rolü nedeniyle, NF-κB'nin düzensizliği çeşitli kanser türlerinin yanı sıra artrit ve astım gibi çeşitli enflamatuar hastalıklara yol açabilir.
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.