NF-kB信號通路

Nuclear factor kB (NF-kB) is a nuclear transcription factor that regulates expression of a large number of genes that are critical for the regulation of apoptosis, viral replication, tumorigenesis, inflammation, and various autoimmune diseases. The activation of NF-kB is thought to be part of a stress response as it is activated by a variety of stimuli that include growth factors, cytokines, lymphokines, UV, pharmacological agents, and stress. In its inactive form, NF-kB is sequestered in thecytoplasm, bound by members of the IkB family of inhibitor proteins, which include IkBa, IkBb, IkBg, and IkBe. The various stimuli that activate NF-kB cause phosphorylation of IkB, which is followed by its ubiquitination and subsequent degradation. This results in the exposure of the nuclear localization signals (NLS) on NF-kB subunits and the subsequent translocation of the molecule to the nucleus. In the nucleus, NF-kB binds with a consensus sequence (5'GGGACTTTCC-3') of various genes and thus activates their transcription. IkB proteins are phosphorylated by IkB kinase complex consisting of at least three proteins; IKK1/IKKa, IKK2/IKKb, and IKK3/IKKg. These enzymes phosphorylate IkB leading to its ubiquitination and degradation. Tumor necrosis factor (TNF) which is the best-studied activator binds to its receptor and recruits a protein called TNF receptor death domain (TRADD). TRADD binds to the TNF receptor-associated factor 2 (TRAF-2) that recruits NF-kB-inducible kinase (NIK). Both IKK1 and IKK2 have canonical sequences that can be phosphorylated by the MAP kinase NIK/MEKK1 and both kinases can independently phosphorylate IkBa or IkBb. TRAF-2 also interacts with A20, a zinc finger protein whose expression is induced by agents that activate NF-kB. A20 functions to block TRAF2-mediated NF-kB activation. A20 also inhibits TNF and IL-1 induced activation of NF-kB suggesting that it may act as a general inhibitor of NF-kB activation.

除了REL-B只能與P50或者P52有效的結合外，存在所有的同源或異源二聚體組合的可能性，並且都具有NF-kB 的活性。每一個NF-kB家族的成員都有一個保守的REL同源區（RHD），它包含三種類型的基序：結合特異性DNA序列的基序；二聚化的基序；和一個核定位的基序，也被稱為核定位信號（NLS）。P50型的NF-kB1及P52型的NF-kB2 包含僅僅一個RHD，而REL、REL-A、和REL-B除包含一個RHD外，還包含一個轉錄活化區。在沒有刺激的細胞中，大部分的NF-kB 二聚體通過與細胞質中三個抑制因子（IkBa、IkBβ、IkBε）中的一個結合而以無活性的狀態存在。這些抑制因子通過它們的錨蛋白區與NF-kB二聚體結合，掩蓋至少一個NLSs。原型抑制因子IkBa，也阻止其結合的二聚體與DNA的結合，並且通過其末端的一個氨基末端輸出序列促進二聚體的出核作用。

各種信號通過降解IkBs的方式來活化NF-kB，活化的NF-kB然後進入細胞核內與DNA結合。IkBs首先是在IkBs激酶（IKK）催化下使其的兩個保守的絲氨酸殘基磷酸化。IKK是由一個調節亞單位，IKK-γ(也被稱為NEMO)和兩個催化亞單位IKK-a，IKKβ組成。接著IkBs在SCF-E3泛素化酶複合體的催化作用下多泛素化而被蛋白酶降解。活化的NF-kB轉位到核內與其相關的DNA基序結合以誘導靶基因的轉錄。包括多種病原的組分例如脂多糖，前炎性細胞因子，如TNF、IL-1及絲裂原等在內的多種信號活化這種途徑。依賴Ikk-和IKK-降解IkBs的NF-kB活化途徑被稱為經典的NF-kB活化途徑。其他的不被人所熟知的途徑也能從IkBs中活化部分的NF-kB。這些途徑包括 氨酸磷酸化誘導的IkBs解離途徑和 蛋白激酶-2誘導的IkBs的流動加快的方式。釋放后的NF-kB可以通過例如修飾自身的亞單位的方式來影響自身的轉錄激活效能。活化的NF-kB快速的誘導編碼IkBa的基因的轉錄，因此產生高水平的自身抑製劑。新合成的自由的IkBa進入細胞核內，然後使DNA上NF-kB解離並且將NF-kB排出細胞核，因而恢復到靜息狀態。

廣泛的IkBs家族也包括P50和P52前體形式的NF-kB1和NF-kB2，分別是P105和P100。除了P50和P52序列外，這些前體還包括IkB樣的錨蛋白區，它抑制與其相關的NF-kB亞單位的活性。從前體產生P50和P52的過程還沒有被人完全的理解，但他需要翻譯時和翻譯后的蛋白酶的加工處理活動。在翻譯的同時有就會組成性的產生約等量的P50和P105，雖然這時P50還沒有加工完成。P52的產生主要但不完全是由於信號誘導的P100的加工完成的。不像是IkBa、IkBβ、IkBε的降解，信號誘導的磷酸化及加工P100成P52不需要經典的IKK-γ依賴的信號途徑。IKK-a和NF-kB誘導激酶（NIK）是必不可少的，但IKK-β和IKK-γ是不需要的。因而這個途徑又被稱為非經典的，替代的或者新的NF-kB活化途徑。雖然非經典的途徑並不作用於未經處理的P105，但經典的途徑可以有時可以像降解IkBs那樣被完全的降解，因此釋放被結合的NF-kB家族成員。

REL-B很少與小IkBs結合，而P100是其主要的抑制子。非傳統的途徑加工處理P100產生P52-REL-B二聚體。腫瘤壞死因子超家族成員包括B細胞活化因子（BAFF，也被稱為BLYS）、CD40配體、淋巴細胞毒素 和NF-kB受體活化因子配體（也被稱為TRANCER）能夠誘導P100的加工處理。

NF-κB由Ranjan Sen（NIH）在諾貝爾獎獲得者David Baltimore的實驗室中通過其與B細胞中免疫球蛋白輕鏈增強子中的II鹼基對序列的相互作用而發現。

核因子-kB（NF-kB），是細胞內重要的核轉錄因子。它參與機體的炎症反應、免疫應答，能調節細胞凋亡、應激反應，NF-kB過度激活，與人類許多疾病如類風濕關節炎、心臟與腦部疾病的炎症變化等相關，因此通過藥物來抑制NF-kB信號轉導通路，可能會成為治療的手段。

NF-kB分子的N端含Rel同源域，參與其和DNA結合、參與二聚體化，能被NF-kB抑制物（TeB）結合、抑制；NF-kB分子內還有核輸出域、核定位域、轉位活性域等，C端有反式轉錄激活域。p50/p65NF-KB能與靶基因啟動子免疫球蛋白k輕鏈基因轉錄增強序列（kB序列）特異結合。RelA/c-Rel二聚體，能與靶基因啟動子其他序列結合。

NF-kB家族有5個成員，包括NF-kB1（p50）、NF-kB2（p52）、RelA（p65）、RelB和c-Rel，通常所說的NF-kB蛋白，是指p65/p50亞單位形成的NF-KB1二聚體蛋白；RelB/p52亞單位形成NF-kB2二聚體蛋白。

NF-kB可分兩組:p50/p52組，分別由pII0、p105前體裂解產生，p50/p52能與NF-kB家族其他成員形成二聚體，存留於胞質。RelA（p65），RelB和cRel一組，沒有前體。LkB是一種NF-kB的抑制蛋白，分子量36kD，可結合、抑制NF-kB並使NF-kB存留於胞質中，阻止NF-KB形成二聚體及入胞核，只能在胞質組成p50-p65-1eBa/p複合體。高水平腫瘤壞死因子a、佛波酯、脂多糖、白介素2、H2O2，等，可激活NF-kB誘導性絲裂原蛋白激酶，再將IkBa/β磷酸化，磷酸化的IkBa/β的Lys殘基被泛素化后，可使IkBa/β降解，再使p50-p65NF-kB活化。

研究發現，激活NF-kB的信號轉導通路主要有以下三種：經典通路、旁路通路和非典型通路。NF-kB1，RelA，c-Rel，均由經典通路激活，而NF-kB2，RelB，由旁路通路激活，此外還有DNA氧化損傷等誘導的非典型通路；p65的翻譯后修飾，也調節NF-kB通路活性。

NF-kB信號通路激活的經典通路

當炎性因子腫瘤壞死因子a/白介素1/佛波酯/脂多糖等與相關受體結合后，引起後者構型改變，進而激活IkBa激酶，可使IkBa磷酸化，再在泛素連接酶P-TrCP的作用下泛素化，可被26S蛋白酶體識別並降解。於是NF-kB得以從細胞質NF-kB/IkBa複合物中釋放出來，並活化、暴露核定位域，形成p50/RelA二聚體，迅速發生核轉位，通過p50亞單位與靶基因的eB反應元件結合，從而啟動靶基因表達如腫瘤壞死因子a和白介素1等，5分鐘左右即可使細胞內NF-kB信號通路的活性水平達到峰值。蛋白激酶G/蛋白激酶C也可活化1kBa激酶、NF-kB

NF-kB信號通路激活的非經典通路

在腫瘤壞死因子受體TNFR家族配體，如CD40L，B細胞腫瘤壞死因子激活因子等的誘導下，相應的受體被激活，可促進NF-kB誘導的絲裂原蛋白激酶活化，再使蛋白激酶IKKa磷酸化，又使NF-KBp100被磷酸化降解，形成NF-eB的p52/RelB異源二聚體，又能使NF-eBp105被磷酸化降解，形成NF-kBp50/RelB異源二聚體，都進入細胞核從而調節靶基因的轉錄。CD40L，等還可活化NF-kB信號通路激活的經典通路。

NF-kB信號通路激活的其他通路

是指除了上述兩種通路以外的其他通路的總稱。適當水平的活性氧能活化酪氨酸激酶，再依次催化Rafl、蛋白激酶MAPKK/MAPK相繼磷酸化，使蛋白激酶p90S6被激活，蛋白激酶p90S6有蛋白激酶IKK樣活性，可使kBa的Tyr2殘基磷酸化，結果1kBa被降解，NF-KB得以釋放，繼而發生核轉位，與DNA上的kB反應元件結合，調節靶基因表達。該信號通路只在少數敏感性細胞中存在。

血管緊張素II可通過AT，R/活性氧通路及酪氨酸激酶Src/蛋白激酶P13K通路，激活NF-kB，上調白介素6、細胞間黏附分子-1等的表達，可促炎症、促進血管平滑肌細胞增殖。腫瘤壞死因子受體可通過腫瘤壞死因子受體相關因子（TRAF2/5/6）激活NF-KB，可促炎症，抗凋亡。Toll樣受體信號通路活化、DNA損傷、UV輻射、蛋白激酶P13K、表皮生長因子受體（EGFR）、蛋白激酶C、內質網應激等，也可激活NF-wB通路。蛋白激酶A、蛋白激酶C，MSK1也可影響NF-cB活化的程度。p300/帽子結合蛋白CBP，p300/帽子結合蛋白CBP相關因子等，可使活化的NF-KBp50乙醯化，可增加NF-kBp50與DNA的結合力。NF-kB作用的靶基因有200多種，大致可分為以下六類，主要參與免疫應答、炎症反應、細胞增殖、抗凋亡、血管發生、腫瘤侵襲和轉移等。rB反應元件存在於靶基因啟動子中。

通過抑制IKK而抑制NF-KB的活性

將IkBa激酶-IKK的顯性負突變體導入細胞中，可特異性阻斷NF-cB的活化；針對NEMO（1KKy）的抗灸多肽，可與NEMO結合，從而阻止NEMO與IKKp的連接，可抑制急性炎症反應。小分子ATP競爭性抑制物，可抑制IKKp活性，進而抑制NF-kB活性，這為炎症反應的治療提供了新方法。

通過kBa抑制NF-kB活性

這方面研究熱點，是給予IkBa突變體、IcBa超級抑製劑，抑制NF-kB活性。

通過抑制蛋白酶體的活性抑制NF-KB活性

磷酸化的IkBa可被泛素蛋白酶體降解。泛素蛋白酶體抑製劑二肽硼酸類、廣譜泛素蛋白酶體抑製劑MG-132，可抑制磷酸化的IkBa可被泛素蛋白酶體降解，能抑制NF-kB的活性。

通過對NF-kB的調控抑制NF-kB活性

對NF-KB的調控主要通過三個方面，即抑制其磷酸化、阻斷其核定位及與DNA的結合、抑制靶基因表達。免疫抑製劑PG490，是從中藥雷公藤中提取的一種二帖環氧化物，能選擇性地作用於NFB的p65亞單位，抑制p65的轉錄激活域，在NF-KB與DNA結合之後，雷公藤可抑制靶基因的轉錄。一些藥物如芍藥苷，可抑制NF-kB的表達，從而可減輕由慢性腦血流灌注不足引起的腦損傷。合成與靶基因的順式調控NF-KB元件相似的寡脫氧核糖核苷酸，將其轉導入細胞，能在NF-kB入核前後，與NF-kB競爭，阻斷NF-KB與靶基因啟動子的結合活性，從而抑制靶基因的轉錄，可減輕炎症，已成功用於抑制炎症性休克，治療再灌注損傷、心腦梗死等。

其他抑制NF-kB活性的策略

應用抗氧化劑，如N-乙醯多巴胺二聚體，可以抑制免疫和炎症反應中NF-kB的活性。探索具有靶細胞特異性和對不同NF-KB成員具有選擇性的細胞內NF-kB活化阻斷劑，可為臨床治療開闢新的途徑。

研究發現，NF-kB調節的靶蛋白包括

1.促凋亡因子，如Bax、胱冬蛋白酶II、CD95、死亡受體Fas、死亡配體FasL，GADD45g、癌蛋白-Myc，p5、腫瘤壞死因子受體1，TRAF結合蛋白TRAIL。

2.抑凋亡因子，如Bel-2，Bcl-xL，Bfl，c-FLIP、凋亡誘導蛋白IAPs，白介素13、腫瘤壞死因子a、腫瘤壞死因子受體1、腫瘤壞死因子受體相關因子TRAF1/2/6，IEX

3.細胞周期控制因子如癌蛋白cMyc，Rel、干擾索調控因子IRF-4，p21CIP1、周期索DI、周期素D2、周期素D3、ephrin-A1，GADD45β

4.生長因子，如白介素1/2/6/8/9/II/12/15、白介素2受體、正常T細胞活化下調蛋白RANTEs、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子。

5.黏附分子，如細胞間黏附分子（ICAM-1）/血管細胞間黏附分子（ICAM-V）/E-選擇素。

6.促轉移因子，如尿激酶型纖溶酶原激活物（u-PA）

7.促血管生長因子，如血管內皮生長因子（VEGF）

研究發現，NF-kB的誘導的受體包括:B細胞受體、T細胞受體、Toll樣受體1~II、核苷酸結合域蛋白（NOD1）、腫瘤壞死因子受體1/2/4-1BB，Baff-R，CD27，CD30，CD40，死亡受體Fas/DR4/R5，外異蛋白A受體（EDAR），XEDAR，LTPR，OX40、白介素1受體、核因子受體活化蛋白受體RANK，RELT型腫瘤壞死因子受體、TIR、白介素18受體、Thelper1（THI）、補體C3a受體、補體C5a受體、KSHV-G蛋白耦聯受體、表皮生長因子受體、整合素a5p1/a53/a6p4，p2整合素、趨化因子受體CXCR1/CXCR2/CXCR6、緩激肽受體（B2）、神經生長因子受體（p75，TrkA）、粒細胞一巨噬細胞集落刺激因子受體、血小板源性生長因子受體、溶血磷脂酸受體等。

癌症

NF-κB被真核細胞廣泛用作控制細胞增殖和細胞存活的基因調節因子。因此，許多不同類型的人類腫瘤具有錯誤調節的NF-κB：即，NF-κB具有組成型活性。活性NF-κB啟動基因的表達，使細胞保持增殖並保護細胞免受通過細胞凋亡導致其死亡的條件。在癌症中，控制NF-κB信號傳導的蛋白質發生突變或異常表達，導致惡性細胞與其他生物體之間的協調缺陷。這在轉移以及免疫系統對腫瘤的低效根除中都是明顯的。當正常細胞從它們所屬的組織中移除時，或當它們的基因組不能與組織功能協調地運作時，它們會死亡：這些事件依賴於NF-κB的反饋調節，並且在癌症中失敗。

NF-κB的缺陷導致細胞凋亡的易感性增加，導致細胞死亡增加。這是因為NF-κB調節抗凋亡基因，特別是TRAF1和TRAF2，因此消除了caspase酶家族的活性，這是大多數細胞凋亡過程的核心。

在腫瘤細胞中，NF-κB具有活性（例如，41%的鼻咽癌），這是由於編碼NF-κB轉錄因子本身的基因突變或控制NF-κB活性的基因（如IκB）基因）;此外，一些腫瘤細胞分泌導致NF-κB活躍的因子。阻斷NF-κB可導致腫瘤細胞停止增殖，死亡或對抗腫瘤劑的作用更敏感。因此，作為抗癌治療的靶標，NF-κB是製藥公司中許多活躍研究的主題。

然而，儘管令人信服的實驗數據已經確定NF-κB是腫瘤發生的關鍵啟動子，這為基於抑制NF-κB活性的抗腫瘤治療的發展創造了堅實的理論基礎，但在考慮抗NF時應謹慎行事。 -κB活性作為癌症治療中的廣泛治療策略，因為數據還顯示NF-κB活性增強腫瘤細胞對凋亡和衰老的敏感性。此外，已經顯示經典NF-κB是Fas轉錄激活因子，而替代NF-κB是Fas轉錄抑制因子。因此，NF-κB促進癌細胞Fas介導的細胞凋亡，並因此抑制NF-κB的抑制可以Fas介導的細胞凋亡損害宿主免疫細胞介導的腫瘤抑制。

炎症

因為NF-κB控制著很多與炎症有關的基因，所以發現NF-κB在許多炎症性疾病中具有慢性活性也就不足為奇了，例如炎症性腸病，關節炎，敗血症，胃炎，哮喘，動脈粥樣硬化等。 。值得注意的是，一些NF-κB活化劑（如骨保護素（OPG））的升高與死亡率升高有關，尤其是心血管疾病。升高的NF-κB也與精神分裂症有關。最近，NF-κB活化被認為是香煙煙霧在骨骼肌中分解代謝作用的可能分子機制。肌肉減少症。研究表明炎症期間的細胞的功能取決於它的信號響應激活與相鄰細胞和激素的組合，特別是通過特定的受體作用於細胞因子它接觸。組織內的細胞表型通過反饋信號的相互刺激而發展，反饋信號與其他細胞協調其功能；當組織暴露於炎症時，這在細胞功能的重編程期間尤其明顯，因為細胞改變它們的表型，並逐漸表達在消除炎症原因后準備組織再生的基因組合。特別重要的是在組織駐留細胞和免疫系統的循環細胞之間發展的反饋反應。不同細胞類型和免疫系統之間反饋反應的保真度取決於限制NF-κB激活的基因範圍的機制的完整性，只允許表達有助於有效免疫反應的基因，並隨後完成炎症消退後恢復組織功能。在癌症中，調節基因表達響應炎症刺激的機制被改變到細胞停止將其存活與協調其表型及其功能的機制與組織的其餘部分聯繫起來的程度。這在NF-κB活性的嚴重受損調節中通常是明顯的，其允許癌細胞表達NF-κB靶基因的異常群組。這不僅導致癌細胞異常運作：周圍組織的細胞改變其功能並且僅停止支持生物體。另外，癌症微環境中的幾種類型的細胞可以改變它們的表型以支持癌症生長。因此，炎症是一種測試組織成分保真度的過程，因為導致組織再生的過程需要協調不同細胞類型之間的基因表達。

NEMO

NEMO缺陷綜合征是一種罕見的遺傳病，與IKBKG中的缺陷有關，後者又激活NF-kB。它主要影響男性，並具有高度可變的癥狀和預后。

成癮

NF-κB是ΔFosB的幾種誘導的轉錄靶標之一，其促進發展和維持對刺激的成癮。在尾殼核中，NF-κB誘導與運動增加有關，而在伏隔核中，NF-κB誘導通過獎勵致敏增強藥物的積極增強作用。