NFκB факторының отбасы және олардың қызметі

Кіріспе

Транскрипция факторлары протеин кешендерінің отбасы. Активирленген B-лимфоциттерінің ядролық факторы каппа жеңіл тізбекті күшейткіші (NFκB) – ДНК транскрипциясын, цитокин өндірісін және жасушаның тіршілігін бақылайтын транскрипция факторлары протеин кешендерінің отбасы. NFκB жануарлардың дерлік барлық жасуша типтерінде кездеседі және стресс, цитокиндер, бос радикалдар, ауыр металдар, ультракүлгін сәулелену, тотыққан ТЖСЖ (LDL) және бактериялық немесе вирус антигендері сияқты стимулдарға жасушалық реакцияларға қатысады. NFκB инфекцияға қарсы иммундық жауапты реттеуде маңызды рөл атқарады. NFκB-ның бұрыс реттелуі қатерлі ісіктерге, қабыну және аутоиммундық ауруларға, септикалық шокқа, вирус инфекциясына және иммундық жүйенің қалыпты дамуына байланысты. NFκB синапты пластикалық және жад процестеріне де қатысады.

Ашылу

NF κB Ранджан Сен Нобель сыйлығының лауреаты Дэвид Балтимордың зертханасында В-клеткалардағы иммуноглобулиннің жеңіл тізбекті күшейткішіндегі 11 негіз жұптық тізбекпен өзара әрекеттесуі арқылы табылды. Кейін Александр Полторак пен Бруно Лемайтрдың тышқандар мен Drosophila жеміс шыбықтарындағы жұмыстары Toll-тәрізді рецепторларды NF κB сигналдауын универсалды түрде сақталатын активаторлары ретінде орнатып берді. Осы еңбектер нәтижесінде Брюс Бютлер мен Жюль А. Хоффманға, осы зерттеулердің жетекшілеріне Нобель сыйлығы табылды.

Құрылымы

NF κB отбасының барлық ақуыздары N ұшында Rel гомологиялық доменін бөліседі. NF κB ақуыздарының RelA, RelB және c Rel кіретін кіші тобы, олардың C-терминалдарында трансактивациялық доменге ие. Ал, NF κB1 және NF κB2 ақуыздары ірі прекурсорлар түрінде – p105 және p100 ретінде синтезделеді, олар жетілген p50 және p52 кішібірліктерін жасау үшін өңдеуден өтеді. P105 және P100 өңделуі убиквитин/протеосома жолы арқылы жүзеге асады және анкирин қайталауларын қамтитын C-терминалдық аймақтың таңдамалы ыдырауын қамтиды. P52 p100-ден қатаң реттелетін процесс арқылы түзілсе, p50 p105-тің тұрақты өңделуінен пайда болады. p50 және p52 ақуыздарының транскрипцияны белсендіруге қабілеті жоқ, сондықтан олар κB элементтерімен гомодимерлер түрінде байланысқанда транскрипциялық репрессорлар ретінде әрекет етеді деп ұсынылған. Шындығында, бұл p105 нокаут зерттеулерінің түсіндірілуін қиындатады, себебі генетикалық манипуляция IκB (толық ұзындығы p105) және транскрипциялық активатордан (RelA p50 гетеродимері) өзге, ықтимал репрессорды (p50 гомодимерлерін) де алып тастайды.

Белсенділендірудің әсері

NF κB жасушалық жауаптарды реттеуде маңызды, өйткені ол "жылдам әрекет ететін" бастапқы транскрипция факторларының санатына жатады, яғни жасушаларда белсенді емес күйде болады және белсендірілу үшін жаңа белок синтезін қажет етпейді (осы отбасының басқа мүшелеріне c Jun, STAT және ядролық гормон рецепторлары сияқты транскрипция факторлары кіреді). Бұл NF κB-ны зиянды жасушалық стимулдарға бірінші болып жауап беруге мүмкіндік береді. NF κB белсенділігін тудыратын белгілі индукторлар өте әртүрлі және оларға реактивті оттегі түрлері (ROS), ісік некрозы факторы альфа (TNFα), интерлейкин 1 бета (IL 1β), бактериялық липополисахаридтер (LPS), изопротеренол, кокаин, эндотелин 1 және иондаушы сәулелену жатады. NF κB ісік некрозы факторының цитотоксикалық әсерін (апоптоз) индукциялауға антиоксидантты ферменттерді және Jun N терминалды киназалардың (JNK) тұрақты түрде тежелуін арқасында тоқтатуға себеп болады. NF κB рецепторлық активаторы (RANK), TNFR түрі, NF κB-ның орталық активаторы болып табылады. Остеопротегерин (OPG), RANK лигандының (RANKL) қапсырма рецептор гомологы, RANK-қа RANKL арқылы байланысып, RANK-ты тежейді, сондықтан остеопротегерин NF κB белсенділігін реттеуге тығыз қатысады. Көптеген бактериялық өнімдер және жасуша бетіндегі кең ауқымды рецепторларды стимуляциялау NF κB белсендірілуіне және ген экспрессиясының салыстырмалы түрде жылдам өзгеруіне әкеледі. TLR тумыстық және бейімделу иммундық жауаптардың маңызды реттеушілері болып табылады. RelA, RelB және c Rel-ден айырмашылығы, p50 және p52 NF κB кішібірліктерінің C терминалды жартысында транзактивация домендері жоқ. Дегенмен, p50 және p52 NF κB мүшелері NF κB функциясының ерекшелігін модуляциялауда маңызды рөл атқарады. P50 және p52 гомодимерлері, әдетте, κB сайты транскрипциясының репрессорлары болғанымен, p50 және p52 екеуі де RelA, RelB немесе c Rel-пен гетеродимерлер құрау арқылы нысаналық гендердің трансактивациясына қатысады. Сонымен қатар, p50 және p52 гомодимерлері ядролық белок Bcl 3-ке де байланысады, және мұндай кешендер транскрипциялық активаторлар ретінде жұмыс істей алады.

NF κB is crucial in regulating cellular responses because it belongs to the category of "rapid acting" primary transcription factors, i. e., transcription factors that are present in cells in an inactive state and do not require new protein synthesis in order to become activated (other members of this family include transcription factors such as c Jun, STATs, and nuclear hormone receptors). This allows NF κB to be a first responder to harmful cellular stimuli. Known inducers of NF κB activity are highly variable and include reactive oxygen species (ROS), tumor necrosis factor alpha (TNFα), interleukin 1 beta (IL 1β), bacterial lipopolysaccharides (LPS), isoproterenol, cocaine, endothelin 1 and ionizing radiation. NF κB suppression of tumor necrosis factor cytotoxicity (apoptosis) is due to induction of antioxidant enzymes and sustained suppression of c Jun N terminal kinases (JNKs). Receptor activator of NF κB (RANK), which is a type of TNFR, is a central activator of NF κB. Osteoprotegerin (OPG), which is a decoy receptor homolog for RANK ligand (RANKL), inhibits RANK by binding to RANKL, and, thus, osteoprotegerin is tightly involved in regulating NF κB activation. Many bacterial products and stimulation of a wide variety of cell surface receptors lead to NF κB activation and fairly rapid changes in gene expression. TLRs are key regulators of both innate and adaptive immune responses. Unlike RelA, RelB, and c Rel, the p50 and p52 NF κB subunits do not contain transactivation domains in their C terminal halves. Nevertheless, the p50 and p52 NF κB members play critical roles in modulating the specificity of NF κB function. Although homodimers of p50 and p52 are, in general, repressors of κB site transcription, both p50 and p52 participate in target gene transactivation by forming heterodimers with RelA, RelB, or c Rel. In addition, p50 and p52 homodimers also bind to the nuclear protein Bcl 3, and such complexes can function as transcriptional activators.

Ингибициялау

Қоздырылмаған жасушаларда NF κB димерлері цитоплазмада IκB (Inhibitor of κB) деп аталатын ингибиторлар тобымен оқшауланады. Бұл ингибиторлар анкирин қайталануы деп аталатын тізбектің бірнеше көшірмесін қамтитын ақуыздар болып табылады. Анкиринді қайталау домендерінің арқасында IκB ақуыздары NF κB ақуыздарының ядролық локализациялық сигналдарын (NLS) жасырады және оларды цитоплазмада белсенді емес күйде ұстайды. IκB-лер – N-терминалды реттеуші доменге, одан кейін алты немесе одан да көп анкиринді қайталауларға және олардың C-терминалының жанында PEST доменіне ие туысқан ақуыздар тобы. IκB отбасы IκBα, IκBβ, IκBε және Bcl 3-тен тұрса да, IκB ақуызының ең жақсы зерттелген және басты түрі – IκBα. C-терминалды жартысында анкиринді қайталаулардың болуына байланысты p105 және p100 да IκB ақуыздары ретінде жұмыс істейді. P100-дің c-терминалды жартысы, көбінесе IκBδ деп аталатын, сондай-ақ ингибитор ретінде жұмыс істейді. LTβR арқылы берілетін даму стимулдарына жауап ретінде IκBδ деградациясы NIK-ке тәуелді канонды емес жол арқылы NF κB димерін белсендіреді.

Белсенділендіру процесі (каноникалық/классикалық)

NF κB-ның белсенділігі IκB ақуыздарының сигналдық ыдырауымен басталады. Бұл негізінен IκB киназасы (IKK) деп аталатын киназаның белсендірілуі арқылы жүзеге асады. IKK катализдік IKKα және IKKβ суббөлімшелерінің гетеродимерінен және NEMO (NF κB-ның маңызды модуляторы) немесе IKKγ деп аталатын "бас" реттеуші ақуыздан тұрады. Әдетте жасушаның сыртынан келетін сигналдармен белсендірілген кезде IκB киназа IκB реттеуші доменінде орналасқан екі серин қалдығын фосфорилейді. Бұл сериндерге фосфорильденген кезде (мысалы, адам IκBα-дағы 32 және 36 сериндер) IκB ақуыздары убиквитинация деп аталатын процесс арқылы модификацияланады, содан кейін оларды протеасома деп аталатын жасуша құрылымы ыдыратады. IκB-ның ыдырауымен NF κB кешені ядроға кіруге босатылады, онда ол NF κB-ге байланысты ДНК-ның жақын орналасқан сайттары бар белгілі бір гендердің экспрессиясын «қосады». Бұл гендердің NF κB арқылы белсендірілуі физиологиялық жауапқа, мысалы, қабыну немесе иммундық жауапқа, жасушаның тірі қалуына немесе жасушалық көбеюге әкеледі. NF κB-ның ядроға транслокациясы иммуноцитохимиялық әдіспен анықталуы және лазерлік сканерлеу цитометриясымен өлшенуі мүмкін. NF κB өзінің репрессоры IκBα-ның экспрессиясын іске қосады. Жаңа синтезделген IκBα содан кейін NF κB-ны қайта тежейді, осылайша автореттеу циклын құрайды, бұл NF κB белсенділігінің құбылмалы деңгейлеріне әкеледі. Сонымен қатар, бірнеше вирустар, соның ішінде ЖИТС вирусы HIV, вирустық гендердің экспрессиясын басқаратын NF κB-ға байланысатын орындарға ие, бұл өз кезегінде вирустық көбеюге немесе вирустық патогенділікке ықпал етеді. HIV 1 жағдайында NF κB-ның белсенділігі, кем дегенде, ішінара, вирусстың жасырын, белсенді емес күйінен белсендірілуіне қатысы болуы мүмкін. YopP – Yersinia pestis, обаның қоздырғышы, бөліп шығаратын фактор, ол IκB-ның убиквитинациясына кедергі келтіреді. Бұл патогеннің NF κB жолын тиімді тежеуіне және осылайша Yersinia жұқтырған адамның иммундық жауабын тоқтатуына әкеледі.

Activation of the NF κB is initiated by the signal induced degradation of IκB proteins. This occurs primarily via activation of a kinase called the IκB kinase (IKK). IKK is composed of a heterodimer of the catalytic IKKα and IKKβ subunits and a "master" regulatory protein termed NEMO (NF κB essential modulator) or IKKγ. When activated by signals, usually coming from the outside of the cell, the IκB kinase phosphorylates two serine residues located in an IκB regulatory domain. When phosphorylated on these serines (e. g., serines 32 and 36 in human IκBα), the IκB proteins are modified by a process called ubiquitination, which then leads them to be degraded by a cell structure called the proteasome. With the degradation of IκB, the NF κB complex is then freed to enter the nucleus where it can 'turn on' the expression of specific genes that have DNA binding sites for NF κB nearby. The activation of these genes by NF κB then leads to the given physiological response, for example, an inflammatory or immune response, a cell survival response, or cellular proliferation. Translocation of NF κB to nucleus can be detected immunocytochemically and measured by laser scanning cytometry. NF κB turns on expression of its own repressor, IκBα. The newly synthesized IκBα then re inhibits NF κB and, thus, forms an auto feedback loop, which results in oscillating levels of NF κB activity. In addition, several viruses, including the AIDS virus HIV, have binding sites for NF κB that controls the expression of viral genes, which in turn contribute to viral replication or viral pathogenicity. In the case of HIV 1, activation of NF κB may, at least in part, be involved in activation of the virus from a latent, inactive state. YopP is a factor secreted by Yersinia pestis, the causative agent of plague, that prevents the ubiquitination of IκB. This causes this pathogen to effectively inhibit the NF κB pathway and thus block the immune response of a human infected with Yersinia.

NF-κB белсенділігінің ингибиторлары

NF κB белсенділігінің белгілі ақуыз тежегіштерінің бірі – IFRD1, ол p65-тің лизин 310-дағы кіші бірлігінің HDAC арқылы деацетилденуін күшейту арқылы NF κB p65 белсенділігін басып тастайды, соның нәтижесінде HDAC3 p65-ке тартылуына жағдай жасайды. Шындығында, IFRD1 p65 және HDAC3 үшмолекулалық кешенін құрайды. NAD-ға тәуелді ақуыз деацетилазасы және ұзақ өмір сүру факторы SIRT1, NF κB-ның RelA/p65 кіші бірлігін лизин 310-да деацетилдеу арқылы NF κB гендік экспрессиясын тежейді.

Каноникалық емес/алмастырушы жол

Лимфотоксин β рецепторлары (LTβR), BAFF немесе RANKL сияқты жасуша дифференциациялануының немесе даму стимулдарының таңдалған жиынтығы, ядродағы NF κB/RelB:p52 димерін индукциялау үшін канондық емес NF κB жолын белсендіреді. Бұл жол бойынша, NF κB индукциялайтын киназаның (NIK) рецепторлармен байланысуынан кейін, IKK1/IKKa тәуелді түрде NF κB2 прекурсорлық ақуызы p100-дің фосфорилденуі және одан кейінгі протеасомалық өңделуіне алып келеді, нәтижесінде p52 суббөлігі жетіледі. Содан кейін p52, RelB-мен димеризацияланып, ядролық RelB:p52 ДНК байланыстыру белсенділігін құрайды. RelB:p52 гомеостаздық лимфокиндердің экспрессиясын реттейді, бұл лимфоидты органогенезді және екінші лимфоидты органдардағы лимфоциттердің қозғалысын бақылайды. IκBα, β, ε-нің NEMO IKK2 арқылы ыдырауына сүйенетін канондық сигнализациядан өзгеше, канондық емес сигнализация NIK арқылы p100-дің p52-ге өңделуіне байланысты. Олардың ерекше реттелуін ескере отырып, бұл екі жол бір-бірінен тәуелсіз деп есептелді. Алайда, канондық емес жолдың құрамдас бөліктерінің – атап айтқанда RelB және p52 – синтезі канондық IKK2 IκB RelA:p50 сигнализациясымен бақыланатыны анықталды. Сонымен қатар, жасушалық ортада RelA:p50 және RelB:p52 сияқты канондық және канондық емес димерлердің пайда болуы механикалық тұрғыдан байланысты. Механикалық тұрғыдан алғанда, TNF, LTβR-мен стимуляцияланған жасушаларда NIK-ті инактивациялап, p100-ді кодтайтын Nfkb2 мРНК синтезін күшейтеді; олар бірлесіп өңделмеген p100-ді жинақтап, RelB белсенділігін төмендетеді. Лимфоциттердің қабынулы лимфоидтық тіндерге енуін анықтаудағы p100/Nfkb2 рөлі кең физиологиялық маңызға ие болуы мүмкін. Лимфоидты органогенездегі дәстүрлі рөлінен өзгеше, канондық емес NF κB жолы канондық NF κB сигнализациясын модуляциялау арқылы микробтық патогендерге қарсы қабыну иммундық жауапты тікелей күшейтеді. P100/Nfkb2 екі NF κB жолы арасындағы стимулға тәуелді және жасушалық типке тән өзара әрекеттесуді қамтамасыз етеді және Nfkb2 арқылы өзара әрекеттесу тышқандарды ішек патогендерінен қорғайды. Керісінше, p100-мен реттелудің болмауы RelB-ді TNF-индукцияланған канондық сигнализацияның бақылауына береді. Шындығында, көптеген миеломалардағы p100/Nfkb2 мутациялық инактивациясы TNF-тің RelB белсенділігін ұзаққа созуына мүмкіндік береді, бұл миелома жасушаларында химиотерапияға қарсы тұруға себеп болады.

A select set of cell differentiating or developmental stimuli, such as lymphotoxin β receptor (LTβR), BAFF or RANKL, activate the non canonical NF κB pathway to induce NF κB/RelB:p52 dimer in the nucleus. In this pathway, activation of the NF κB inducing kinase (NIK) upon receptor ligation led to the phosphorylation and subsequent proteasomal processing of the NF κB2 precursor protein p100 into mature p52 subunit in an IKK1/IKKa dependent manner. Then p52 dimerizes with RelB to appear as a nuclear RelB:p52 DNA binding activity. RelB:p52 regulates the expression of homeostatic lymphokines, which instructs lymphoid organogenesis and lymphocyte trafficking in the secondary lymphoid organs. In contrast to the canonical signaling that relies on NEMO IKK2 mediated degradation of IκBα, β, ε, non canonical signaling depends on NIK mediated processing of p100 into p52. Given their distinct regulations, these two pathways were thought to be independent of each other. However, it was found that syntheses of the constituents of the non canonical pathway, viz RelB and p52, are controlled by canonical IKK2 IκB RelA:p50 signaling. Moreover, generation of the canonical and non canonical dimers, viz RelA:p50 and RelB:p52, within the cellular milieu are mechanistically interlinked. Mechanistically, TNF inactivated NIK in LTβR‐stimulated cells and induced the synthesis of Nfkb2 mRNA encoding p100; these together potently accumulated unprocessed p100, which attenuated the RelB activity. A role of p100/Nfkb2 in dictating lymphocyte ingress in the inflamed lymphoid tissue may have broad physiological implications. In addition to its traditional role in lymphoid organogenesis, the non canonical NF κB pathway also directly reinforces inflammatory immune responses to microbial pathogens by modulating canonical NF κB signalling. It was shown that p100/Nfkb2 mediates stimulus selective and cell type specific crosstalk between the two NF κB pathways and that Nfkb2 mediated crosstalk protects mice from gut pathogens. On the other hand, a lack of p100 mediated regulations repositions RelB under the control of TNF induced canonical signalling. In fact, mutational inactivation of p100/Nfkb2 in multiple myeloma enabled TNF to induce a long lasting RelB activity, which imparted resistance in myeloma cells to chemotherapeutic drug.

Иммунитет

NF κB – туа пайда болған және бейімделген иммундық жауапқа жауапты гендерді реттейтін маңызды транскрипциялық фактор. Т немесе В жасуша рецепторларының белсендірілуімен, NF κB ерекше сигналдық компоненттер арқылы белсендіріледі. Т жасуша рецепторының байланысуынан кейін Lck протеинкиназасы тартылып, CD3 цитоплазмалық құйрығының ITAM-дарын фосфорилдейді. Содан кейін ZAP70 фосфорилденген ITAM-дарға тартылып, LAT және PLC γ-ны қосуға көмектеседі, бұл PKC-ні белсендіреді. Фосфорилдеу оқиғаларының тізбегі арқылы киназа кешені белсендіріледі және NF κB ядроға еніп, Т жасушаларының дамуына, жетілуіне және көбеюіне қатысатын гендердің экспрессиясын арттырады.

Жүйке жүйесінде

Марк Маттсон және басқалардың зерттеулері жасушалардың тірі қалуын қамтамасыз етудегі рөлдерімен қатар, NF κB-нің жүйке жүйесінде әртүрлі функциялары бар екенін көрсетті, оның ішінде пластикалық қабілет, оқу және есте сақтау қабілеттеріндегі рөлдері бар. Басқа тіндерде NF κB-ны белсендіретін стимулдардан өзге, жүйке жүйесіндегі NF κB-ны өсу факторлары (BDNF, NGF) және глютамат сияқты синаптық беріліс белсендіре алады, сондай-ақ тышқандарда дендриттер мен дендриттік тікендердің өсуін реттейді. Цитокиндер (TNF альфа, TNFR) және киназалар (PKAc) да осы процеске қатысады. Рел туыстық транскрипциялық факторларының жүйке жүйесіндегі рөліне қатысты функционалдық дәлелдерге қарамастан, NF κB-ның неврологиялық әсерлері нейрондардағы транскрипциялық белсендіруді көрсетеді деген тұжырым әлі де нақтыланбаған. Көптеген манипуляциялар мен талдаулар in vivo жағдайындағы аралас жасуша ортасында, глияның көп мөлшерін қамтитын «нейрондық» жасуша мәдениеттерінде немесе ісіктен алынған «нейрондық» жасуша желілерінде жүргізіледі. Егер трансфекциялар немесе басқа манипуляциялар нақты нейрондарға бағытталған болса, өлшенетін нәтижелер көбінесе электрофизиологиялық көрсеткіштер немесе ген транскрипциясынан алшақ параметрлер болып табылады. Нейрондардың жоғары тазартылған мәдениеттерінде NF κB-ға тәуелді транскрипцияны мұқият тексеру нәтижесінде NF κB белсенділігінің жоқтығы немесе өте төмен деңгейде болуы байқалады. Нейрондардағы NF κB-ға қатысты кейбір хабарламалар антиденелердің ерекшеліксіздігінен туындаған артефакттар болып көрінеді. Әрине, жасуша мәдениетінің артефакттары – мысалы, нейрондарды глияның ықпалынан шығару – жалған нәтижелерді тудыруы мүмкін. Алайда, кем дегенде екі кокультуралық тәсілмен бұл мәселе шешілді. Моерман және авторлар EMSA талдауы үшін емдеуден кейін нейрондар мен глияны бөлуге мүмкіндік беретін кокультура форматын қолданды және глютаматергиялық стимулдардың әсерінен туындаған NF κB тек глияда (және қызықтысы, тек 48 сағат бойы нейрондармен бірге болған глияда) шектелгенін анықтады. Сол зерттеушілер мәселені тағы бір тәсілмен зерттеді, NF κB репортерлік трансгенді тышқанның нейрондарын жабайы типтегі глиямен бірге өсірді; глютаматергиялық стимулдар қайтадан нейрондарда белсендірілмеді. Белгілі бір жағдайларда (әсіресе конститутивті деп есептелген) байқалған ДНК-мен байланысу белсенділігінің кейбіреулері нейрондардағы κB күшейткіш тізбектерінің бір бөлігіне Sp3 және Sp4 байланысуынан туындайды. Бұл белсенділікті глютамат және басқа да жағдайлар, интранейрондық кальций деңгейін жоғарылататындар тежейді. Қорытындылай айтқанда, NF κB-ның нейрондардағы рөлі, бір уақытта жасуша типін анықтаумен қатар транскрипцияны өлшеу қиындығына байланысты әлі де түсініксіз болып қалады. Әрине, оқу және есте сақтау қабілеті астроциттер мен басқа да глиялық элементтердегі транскрипциялық өзгерістердің әсерінен өзгеруі мүмкін. Сондай-ақ, гендердің тікелей трансактивациясынан басқа NF κB-ның басқа да механикалық әсерлері болуы мүмкін екенін ескеру қажет.

In addition to roles in mediating cell survival, studies by Mark Mattson and others have shown that NF κB has diverse functions in the nervous system including roles in plasticity, learning, and memory. In addition to stimuli that activate NF κB in other tissues, NF κB in the nervous system can be activated by Growth Factors (BDNF, NGF) and synaptic transmission such as glutamate. and mice. as well as by regulating the growth of dendrites and dendritic spines. cytokines (TNF alpha, TNFR) and kinases (PKAc). Despite the functional evidence for a role for Rel family transcription factors in the nervous system, it is still not clear that the neurological effects of NF κB reflect transcriptional activation in neurons. Most manipulations and assays are performed in the mixed cell environments found in vivo, in "neuronal" cell cultures that contain significant numbers of glia, or in tumor derived "neuronal" cell lines. When transfections or other manipulations have been targeted specifically at neurons, the endpoints measured are typically electrophysiology or other parameters far removed from gene transcription. Careful tests of NF κB dependent transcription in highly purified cultures of neurons generally show little to no NF κB activity. Some of the reports of NF κB in neurons appear to have been an artifact of antibody nonspecificity. Of course, artifacts of cell culture—e. g., removal of neurons from the influence of glia—could create spurious results as well. But this has been addressed in at least two co culture approaches. Moerman et al. used a coculture format whereby neurons and glia could be separated after treatment for EMSA analysis, and they found that the NF κB induced by glutamatergic stimuli was restricted to glia (and, intriguingly, only glia that had been in the presence of neurons for 48 hours). The same investigators explored the issue in another approach, utilizing neurons from an NF κB reporter transgenic mouse cultured with wild type glia; glutamatergic stimuli again failed to activate in neurons. Some of the DNA binding activity noted under certain conditions (particularly that reported as constitutive) appears to result from Sp3 and Sp4 binding to a subset of κB enhancer sequences in neurons. This activity is actually inhibited by glutamate and other conditions that elevate intraneuronal calcium. In the final analysis, the role of NF κB in neurons remains opaque due to the difficulty of measuring transcription in cells that are simultaneously identified for type. Certainly, learning and memory could be influenced by transcriptional changes in astrocytes and other glial elements. And it should be considered that there could be mechanistic effects of NF κB aside from direct transactivation of genes.

Қатерлі ісіктер

NF κB эукариоттық жасушаларда жасушалардың көбеюі мен тіршілігін бақылайтын гендерді реттеуші ретінде кеңінен қолданылады. Осылайша, көптеген түрлі адам ісіктерінде NF κB дұрыс реттелмейді: яғни NF κB конститутивті белсенді. Белсенді NF κB жасушаның көбеюін қамтамасыз ететін және жасушаны басқа жағдайда апоптоз арқылы өлімге әкелетін жағдайлардан қорғайтын гендердің экспрессиясын іске қосады. Қатерлі ісік кезінде NF κB сигналдарын басқаратын ақуыздар мутацияланады немесе аберрант түрде экспрессияланады, бұл қатерлі клетка мен организмнің қалған бөлігі арасындағы үйлесімсіздікке әкеледі. Бұл метастаздарда да, иммундық жүйенің ісікті жоя алмауында да айқын көрінеді. Қалыпты жасушалар өздерінің тінінен шығарылғанда немесе олардың геномы тіндердің функциясымен үйлесімді жұмыс істей алмағанда өлуі мүмкін: бұл оқиғалар NF κB кері байланыс реттеуіне байланысты және қатерлі ісікте сәтсіз аяқталады. NF κB-ның ақаулары жасуша өлімін арттыратын апоптозға бейімделуді күшейтеді. Бұл NF κB антиапоптотикалық гендерді, әсіресе TRAF1 және TRAF2 реттейді, сондықтан апоптотикалық процестердің көпшілігінде маңызды болып табылатын каспаза ферменттер отбасының қызметін жояды. Ісік жасушаларында NF κB белсенділігі күшейеді, мысалы, мұрын-жұтқыншақ қатерлі ісігінің, колоректальдық қатерлі ісіктің, простата қатерлі ісігінің және бүйрек безінің ісіктерінің 41% -ында. Бұл NF κB транскрипциялық факторларын кодтайтын гендердегі немесе NF κB белсенділігін бақылайтын гендердегі (мысалы, IκB гендері) мутацияларға байланысты; сонымен қатар, кейбір ісік жасушалары NF κB белсенді болуына себеп болатын факторларды бөліп шығарады. NF κB блоктау ісік жасушаларының көбеюін тоқтатуға, өлуге немесе ісікке қарсы препараттардың әсеріне сезімтал болуына әкелуі мүмкін. Осылайша, NF κB фармацевтикалық компаниялар арасында қатерлі ісікке қарсы терапияның нысанасы ретінде белсенді зерттеулердің тақырыбы болып табылады. Алайда, сенімді эксперименталды деректер NF κB-ны ісіктің пайда болуын ынталандыратын маңызды фактор ретінде анықтаса да, бұл NF κB белсенділігін басуға негізделген ісікке қарсы терапияны әзірлеуге берік негіз болып табылады, бірақ NF κB белсенділігін кең терапиялық стратегия ретінде қарастыру кезінде сақ болу керек, өйткені деректер NF κB белсенділігі ісік жасушаларының апоптозға және қартаюға сезімталдығын арттыратынын көрсетті. Сонымен қатар, каноникалық NF κB - Fas транскрипциясының активаторы, ал баламалы NF κB - Fas транскрипциясының репрессоры екені дәлелденді. Сондықтан NF κB қатерлі ісік жасушаларында Fas медиацияланған апоптозды ынталандырады, сондықтан NF κB ингибициялау Fas медиацияланған апоптозды басқартып, имундық жасушаның ісікке қарсы әсерін тежеуі мүмкін.

NF κB is widely used by eukaryotic cells as a regulator of genes that control cell proliferation and cell survival. As such, many different types of human tumors have misregulated NF κB: that is, NF κB is constitutively active. Active NF κB turns on the expression of genes that keep the cell proliferating and protect the cell from conditions that would otherwise cause it to die via apoptosis. In cancer, proteins that control NF κB signaling are mutated or aberrantly expressed, leading to defective coordination between the malignant cell and the rest of the organism. This is evident both in metastasis, as well as in the inefficient eradication of the tumor by the immune system. Normal cells can die when removed from the tissue they belong to, or when their genome cannot operate in harmony with tissue function: these events depend on feedback regulation of NF κB, and fail in cancer. Defects in NF κB results in increased susceptibility to apoptosis leading to increased cell death. This is because NF κB regulates anti apoptotic genes especially the TRAF1 and TRAF2 and therefore abrogates the activities of the caspase family of enzymes, which are central to most apoptotic processes. In tumor cells, NF κB activity is enhanced, as for example, in 41% of nasopharyngeal carcinoma, colorectal cancer, prostate cancer and pancreatic tumors. This is either due to mutations in genes encoding the NF κB transcription factors themselves or in genes that control NF κB activity (such as IκB genes); in addition, some tumor cells secrete factors that cause NF κB to become active. Blocking NF κB can cause tumor cells to stop proliferating, to die, or to become more sensitive to the action of anti tumor agents. Thus, NF κB is the subject of much active research among pharmaceutical companies as a target for anti cancer therapy. However, even though convincing experimental data have identified NF κB as a critical promoter of tumorigenesis, which creates a solid rationale for the development of antitumor therapy that is based upon suppression of NF κB activity, caution should be exercised when considering anti NF κB activity as a broad therapeutic strategy in cancer treatment as data has also shown that NF κB activity enhances tumor cell sensitivity to apoptosis and senescence. In addition, it has been shown that canonical NF κB is a Fas transcription activator and the alternative NF κB is a Fas transcription repressor. Therefore, NF κB promotes Fas mediated apoptosis in cancer cells, and thus inhibition of NF κB may suppress Fas mediated apoptosis to impair host immune cell mediated tumor suppression.

Қабыну

NF κB қабынуға қатысы бар көптеген гендерді бақылайтындықтан, NF κB-нің көптеген қабыну ауруларында, мысалы, қабынулы ішек ауруларында, артритте, сепсисте, гастритте, астмада, атеросклерозда және басқаларда созылмалы түрде белсенді екендігі таңқаларлық емес. Бірақ, кейбір NF κB активаторларының, мысалы остеопротегериннің (OPG) деңгейінің жоғарылауы, әсіресе жүрек-қан тамырлары ауруларынан болатын өлім-жітімнің жоғарылауымен байланысты екенін атап өту маңызды. NF κB деңгейінің жоғарылауы шизофрениямен де байланысты. Соңғы кезде NF κB белсенділігі скелеттік бұлшық еттерде және саркопениядағы темекі түтінінің катаболикалық әсерлерінің мүмкін болатын молекулалық механизмі ретінде қарастырылуда. Зерттеулер көрсеткендей, қабыну кезінде жасушаның функциясы, оның жанындағы жасушалармен байланысқа түсуіне және белгілі бір рецепторлар арқылы әсер ететін гормондардың, әсіресе цитокиндердің комбинацияларына жауап ретінде белсендіретін сигналдарға байланысты. Тіндегі жасушаның фенотипі, оның функцияларын басқа жасушалармен үйлестіретін кері байланыс сигналдарының өзара әрекеттесуі арқылы қалыптасады; бұл, әсіресе, жасуша функцияларын қайта бағдарламалау кезінде, тіндер қабынуға ұшырағанда айқын байқалады, себебі жасушалар өз фенотипін өзгертеді және қабыну себебі жойылғаннан кейін тінді жаңартуға дайындау үшін гендердің комбинацияларын біртіндеп өрнектейді. Тінде тұрақты мекендейтін жасушалар мен иммундық жүйенің қан ағынындағы жасушалары арасындағы кері байланыс жауаптары ерекше маңызды. Бұл қатерлі жасушалардың ғана емес, сонымен қатар оларды қоршаған тіндердің жасушаларының да функцияларын өзгертіп, организмді толыққанды қолдауын тоқтатуына әкеледі. Сонымен қатар, қатерлі ісіктің микроортасындағы бірнеше жасуша түрлері қатерлі ісіктің өсуін қолдау үшін өз фенотиптерін өзгерте алады. Сондықтан, қабыну – бұл тіндердің құрауыштардың сенімділігін сынап көретін процесс, өйткені тіндерді жаңартуға әкелетін процесс әртүрлі жасуша түрлері арасындағы ген экспрессиясының үйлестірілуін қажет етеді.

NEMO

NEMO тапшылығы синдромы – IKBKG геніндегі ақаулықтан туындайтын сирек кездесетін генетикалық жағдай, бұл өз кезегінде NF κB-ны белсендіреді. Көбінесе еркектерге әсер етеді және симптомдары мен емделу барысы әртүрлі болуы мүмкін.

Есірткі нысанасы ретінде

NF κB-ның бұрыс активтенуі көптеген қатерлі ісіктерде жиі кездеседі. Сонымен қатар, NF κB-ны басу қатерлі ісік жасушаларының көбеюін шектейді. NF κB қабыну жауабында маңызды роль атқарады. Сондықтан NF κB сигнализациясын тежеу әдістері қатерлі ісік және қабыну ауруларын емдеуде терапиялық қолданысқа ие. Каноникалық және каноникалық емес NF κB жолдары NF κB сигнализациясының жүзеге асуы үшін реттегіш жол компоненттерінің протеасомалық ыдырауын талап етеді. Протеасома ингибиторы Бортезомиб бұл белсенділікті кең ауқымда тоқтатып, NF κB-ға байланысты мантий клеткалы лимфома және көп миеломаны емдеуге бекітілген. NF κB ядролық транслокациясының активтенуі мен тотығу стресінің жоғарылауын ажыратуға болатындығының анықталуы NF κB-ны тежеуге бағытталған стратегияларды әзірлеу үшін жақсы мүмкіндіктер береді. Деносумаб RANKL-ды тежеу арқылы көптеген пациенттер тобында сүйек минералдық тығыздығын арттырып, жарақаттарды азайтады. RANKL өзінің RANK рецепторы арқылы әрекет етеді, ол өз кезегінде NF κB-ны ынталандырады. RANKL әдетте остеокластардың және моноциттердің дифференциациялануын қамтамасыз ету арқылы жұмыс істейді. Дисульфирам, олмесартан және дитиокарбаматтар NF κB сигнализация каскадын тежеуі мүмкін. Тікелей NF κB ингибиторларын жасау жөніндегі жұмыстар (DHMEQ, PBS 1086, IT 603 және IT 901 сияқты қосылыстармен) жүргізілуде. DHMEQ және PBS 1086 NF κB-ға қайтымсыз байланысады, ал IT 603 және IT 901 – қайтымды байланысады. DHMEQ p65-тің Cys 38-іне ковалентті байланысады. Анатабиннің қабынуға қарсы әсері NF κB белсенділігін модуляциялау нәтижесінде туындайды. Дегенмен, оның тиімділігін көрсететін зерттеулер миллимолярлық мөлшерде (сыртқы калий концентрациясына ұқсас) қалыптан тыс жоғары дозаларды қолданады, оларды адамдарда қол жеткізу қиын. BAY 11 7082 NF κB сигнализация каскадын тежейтін дәрі ретінде де анықталды. Ол IKK α-ның фосфорилирленуін қайтымсыз түрде тоқтатуға қабілетті, нәтижесінде NF κB активтенуі төмендейді. Зерттеулер N ацилэтаноламин, палмитоилэтаноламидтің PPAR арқылы NF κB-ны тежеуге қабілетті екенін көрсетті. 2015 жылға дейін Жапония мен Қытайда ревматоидты артритті емдеу үшін сатылатын игуратимодтың биологиялық мақсаты белгісіз болды, бірақ оның негізгі әрекет механизмі NF κB активтенуін болдырмау болып көрінеді.

Aberrant activation of NF κB is frequently observed in many cancers. Moreover, suppression of NF κB limits the proliferation of cancer cells. In addition, NF κB is a key player in the inflammatory response. Hence methods of inhibiting NF κB signaling has potential therapeutic application in cancer and inflammatory diseases. Both the canonical and non canonical NF κB pathways require proteasomal degradation of regulatory pathway components for NF κB signalling to occur. The proteosome inhibitor Bortezomib broadly blocks this activity and is approved for treatment of NF κB driven Mantle Cell Lymphoma and Multiple Myeloma. The discovery that activation of NF κB nuclear translocation can be separated from the elevation of oxidant stress gives a promising avenue of development for strategies targeting NF κB inhibition. The drug denosumab acts to raise bone mineral density and reduce fracture rates in many patient sub groups by inhibiting RANKL. RANKL acts through its receptor RANK, which in turn promotes NF κB,
RANKL normally works by enabling the differentiation of osteoclasts from monocytes. Disulfiram, olmesartan and dithiocarbamates can inhibit the NF κB signaling cascade. Effort to develop direct NF κB inhibitor has emerged with compounds such as ( ) DHMEQ, PBS 1086, IT 603 and IT 901. ( ) DHMEQ and PBS 1086 are irreversible binder to NF κB while IT 603 and IT 901 are reversible binder. DHMEQ covalently binds to Cys 38 of p65. Anatabine's antiinflammatory effects are claimed to result from modulation of NF κB activity. However the studies purporting its benefit use abnormally high doses in the millimolar range (similar to the extracellular potassium concentration), which are unlikely to be achieved in humans. BAY 11 7082 has also been identified as a drug that can inhibit the NF κB signaling cascade. It is capable of preventing the phosphorylation of IKK α in an irreversible manner such that there is down regulation of NF κB activation. It has been shown that administration of BAY 11 7082 rescued renal functionality in diabetic induced Sprague Dawley rats by suppressing NF κB regulated oxidative stress. Research has shown that the N acylethanolamine, palmitoylethanolamide is capable of PPAR mediated inhibition of NF κB. The biological target of iguratimod, a drug marketed to treat rheumatoid arthritis in Japan and China, was unknown as of 2015, but the primary mechanism of action appeared to be preventing NF κB activation.