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NFkB信号通路简介ppt

发布时间:2019-06-15 15:21 来源:未知 编辑:admin

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  在很多NF-κB信号通路中,许多的信号中间物都是共有的,特别是IKK复合物的上游信号。不同的信号通路可利用一些共有的信号元件激活和抑制通路。 TRAFs——TNF受体相关因子 IKK复合物的上游信号衔接蛋白 RIPs——受体作用蛋白 TAK1——TGFβ-激活性激酶1 IKK复合物的激酶 NIK——NF-κB诱导激酶 TRAFS的功能 另外, TRAF蛋白家族成员中, TRAF3也是较广泛的研究成员。 ★ TRAF3是既可以介导NF-κB经典信号通路,也可以介导非经典信号通路。在经典信号通路中, 其可以与受体直接作用激活IKK复合物。而在非经典信号通路中, TRAF3通过NIK(NF-κB诱导激酶)激活IKKα,从而激活信号通路。 ★ 在一些情况下, TRAF3可以诱导NIK的泛素化和降解,抑制信号通路的激活。但是这时候,其他 TRAF家族成员可以介导TRAF3的降解,结果造成NIK的积累和活化,促进非经典信号通路正向激活。 因此,不管在经典还是非经典信号通路中, TRAF蛋白在诱导IKK激活方面发挥着很重要的作用。 RIP1 ☆ RIP1具有一个死亡结构域,可以介导其他衔接蛋白和受体的死亡结构域之间的相互作用。 ☆ RIP1不仅可以招募IKK复合物,其更重要的作用是激活IKK复合物。 ☆ RIP1激酶区域对IKK的激活并不是必需的,一般的作用是集合一个信号复合物元件,通过NEMO的寡聚化,和IKK的自磷酸化,诱导IKK复合物的激活。 ☆ RIP1只出现在NF-κB经典信号通路中,而对于CD40或LTβR介导的非经典信号通路中是不需要RIP1的。 RIP2 ☆ RIP2包括一个C-末端半胱天冬酶活性和招募区域(CARD),可介导受体和衔接蛋白之间的相互作用。这个CARD区域,也使RIP2在一个特殊的NF-κB信号通路中起着重要的作用,即抗原受体信号通路。在抗原受体信号通路中,有着显著的CARDS作用,由于,BCL10和CARD11属于CARD包含蛋白,在抗原受体信号通路中对于激活IKK有着决定性的作用。这个信号通路是需要RIP2。同样,细胞内结构识别受体NOD-LRR家族成员也属于CARD包含蛋白,也需要RIP2来激活IKKβ。 ☆ 与RIP1相似, RIP2的激酶区域对IKK的激活也不是必需的, 在NF-κB经典信号通路中, RIP2与TAK1和TRAFS作用,直接诱导NEMO的泛素化,和下游信号通路激活。 RIP3 在NF-κB信号通路中, RIP3由于和RIP1具有同型作用基序 (RHIM),所以与RIP1具有同等功能。但是在信号通路中, RIP3的重要性远远比不上RIP1,因为当RIP3缺失时,大多数的NF-κB信号通路是正常的。在特殊情况下, RIP3可能影响和阻碍RIP1诱导的NF-κB信号通路的激活。 RIP蛋白总结: ① RIP1(作为一个死亡结构域和NEMO的衔接蛋白)与RIP2(作为一个CARD到NEMO的衔接蛋白),在一些NF-κB经典信号通路中扮演着类似的角色。 ②通过与NEMO结合,RIP蛋白招募IKK复合物。通过NEMO的寡聚化或泛素化依赖机制直接介导IKK复合物的激活。 NIK ☆ 在RIP蛋白缺失的情况下, NIK主要负责激活NF-κB的非经典信号通路。 NIK可直接磷酸化,激活IKKα。 ☆NIK受到结合的TRAF蛋白,CIAP1和CIAP2(E3连接酶)的调节,当TRAF蛋白,CIAP1和CIAP2发生降解时,可导致NIK的积累和IKKα的激活。 小结 ①在NF-κB非经典信号通路中,TRAF和NIK可以不通过NEMO,充分激活IKKα,从而使信号通路激活。 ②在NF-κB经典信号通路中, TRAF和RIP蛋白,和TAK1都是必需的。 最近的一些发现为我们在研究IKK的激活的机制上提供了线索: ① ② ③ IKK激活途径可能是一个反馈调节的重要机制。接受刺激后,NEMO与IKK的结合区域被磷酸化,磷酸化位点为丝氨酸68。这个磷酸化可诱导NEMO二聚体的分离,和阻碍IKK与NEMO之间的相互作用,从而终止信号通路。这种构象的变化可被伴侣分子HSP-90或IKK复合物的磷酸化酶所识别,通过HSP-90或者NEMO在丝氨酸68的脱磷酸化的作用,可以使IKK复合物恢复活性。 根据以上的研究发现,IKK的激活模型被提出。(见下页) 小结 ①在NF-κB信号通路中,寡聚化的出现是一个共有的主题。 ☆ TRAF蛋白的寡聚化使其可以顺利向NF-κB信号通路下游传递信号。 ☆ RIP蛋白的寡聚化在NF-κB经典信号通路中是必需的。其与NEMO相互作用诱导IKK复合物的积聚。 ☆ NEMO的寡聚化/泛素化在激活NF-κB信号通路中也是很重要的。 同时,NEMO的泛素化在DNA损伤反应中也很重要。 ② 一个复杂的NF-κB信号通路中,对于IKK的激活,是需要上游信号元件的寡聚化和泛素化。 但是,在非经典信号通路中,RIP介导的NEMO的寡聚化不会发生,IKKα是通过NIKS直接介导T环磷酸化所激活的。IKKα对于NEMO的低亲和力也促使NIK进入IKKα的T环发挥作用,而不是IKKβ。 ③ IKK的激活是一个短暂事件,其从属于反馈调节机制。 ☆ 多数的反馈调节机制作用于上游信号元件,其中作用最显著的是脱泛素化酶A20和CYLD。 ☆ IKK的C-末端NBD的磷酸化也是一种重要的反馈调节环的元件。 ☆ 蛋白磷酸酶2A(PP2A),也可以通过转移T环磷酸化来阻碍IKK的激活。 3.非典型的IκB蛋白——IκBζ 和 Bcl-3 Bcl-3 ☆ Bcl-3伴随着p50和p52构成的同型和异型二聚体在细胞核中被发现 的。 ☆ p50同型二聚体可以与目标DNA的κB位点结合,从而抑制NF-κB 信号通路。Bcl-3有两种作用方式:①可以通过从κB位点转移p50同型二聚体的方式,介导转录抑制物的释放, κB位点暴露,从而激活NF-κB 信号通路。 ②也可以稳定p50同型二聚体,和阻止p65、p50或者其它含有TAD的二聚体进入κB位点的方式,抑制信号通路。 ☆Cyclin D1是一种Bcl-3调节基因。 ☆去泛素化酶CYLD,可以通过阻止Bcl-3在细胞核积累,及其与p50,p52同型二聚体的共激活作用,来反向调节Bcl-3功能。 ☆ Bcl-3也可以通过在正常或者癌细胞中增强Hdm2基因的表达,来调节p53。 P65的磷酸化调节 ① PKA在细胞质中磷酸化P65的丝氨酸276。 MSK1和MSK2在细胞核中磷酸化P65的丝氨酸276。 ② IKKα和IKKβ可磷酸化P65的丝氨酸536。 ③ P65的丝氨酸529可以被CK2(蛋白激酶)诱导磷酸化。 ④ PKCζ能磷酸化P65的丝氨酸311。 由此看来, P65的磷酸化位点主要发生在两个区域:一个是RHD的二聚体化的功能域(包括丝氨酸276和311),一个是C-末端TAD区域(包括丝氨酸529和536)。 这些磷酸化中的每一种都可能有助于通过诱导构象变化促进CBP/P300与P65的结合。从而完成P65的激活。 P65的乙酰化调节 P65的乙酰化发生在细胞核中,可能被CBP/P300和结合的HATS(组蛋白乙酰转移酶 )诱导,乙酰化的位点是P65的赖氨酸310。P65的乙酰化使其和IκBα的结合作用大大减弱,促进转录活性。但是其在核内可以被HADC3(组蛋白去乙酰化酶)脱去乙酰基,从而促进P65和IκBα的有效结合,形成的复合物在CRMI(核质运输蛋白)的协助下被排出核外,终止转录活性。 因此,P65的乙酰化可增强目的基因转录活性。 P65的乙酰化需要两个基本条件: ① P65的磷酸化对于赖氨酸310的乙酰化是必需的。 丝氨酸276磷酸化的缺乏或过表达具有催化活性的PKAC,会阻碍赖氨酸310的乙酰化。 丝氨酸536的磷酸化也可以显著增加赖氨酸310的乙酰化。 ② IKKα通过SMRT的磷酸化促进赖氨酸310乙酰化,导致HDAC3从SMRT辅阻碍物复合物的转移。 另外, IKKα还可以磷酸化CBP共激活因子。 P53对转录的调节 在复杂的NF-κB信号通路中,P53和P65直接竞争CBP/P300,即P53竞争性抑制P65的活性,从而抑制NF-κB信号通路。 IKKα磷酸化CBP,可诱导CBP活性的上调,增加其与P65的结合,进而减少P53的结合。 GSK3β对转录的调节 GSK3β为糖原合成酶激酶 ,其可以磷酸化P65,但是这种影响是间接的。有活性的GSK3β可以磷酸化和抑制CREB,从而阻断CREB和CBP之间的作用,激活NF-κB信号通路。当GSK3β失活时, CREB和CBP结合,抑制NF-κB信号通路。 根据以上的研究发现,NF-κB的转录调节模型被提出(见下页) NF-κB转录活性的调节 ② 随着NF-κB信号通路和一些疾病(如:癌症,哮喘,肌营养不良)之间联系的发现, NF-κB信号通路将更加受到人们的关注。 虽然,对于NF-κB信号通路中的一些基本性的问题,我们已经进行了深入的研究。但是,其中的很多问题,例如:不同的NF-κB二聚体的调节,泛素的正确作用,IκBα亚型的其他作用等等,都是需要进一步研究和探索的。 另外,通过阻碍NF-κB信号通路,即发展通路中的抑制因子的作用,来防治一些疾病,将成为人们未来研究的又一重点。 IKK激活的反馈调节 IKK的激活模型 ☆1.在静息状态下,(NEMO2IKKα1IKKβ1)复合物中,IKKs通过与NEMO相互作用而被抑制。 ☆ 2.在有刺激物的情况下,NEMO结合一个RIP蛋白(NEMO泛素化),使IKK的蛋白激酶区域暴露,诱导T环丝氨酸残基的反式自磷酸化或者由IKK-K磷酸化T环丝氨酸残基。 ☆3.被激活的IKK可磷酸化下游的酶作用底物(如IκB s),从而激活NF-κB信号通路。 被激活的IKK还可磷酸化IKKβ的丝氨酸740和NEMO的丝氨酸68,使得NEMO二聚体与IKK的分离,阻止激酶的反复激活。 ☆4. Cdc37/HSP-90(伴侣分子)和 PP2A/PP2Cβ(磷酸化酶)可以介导IKK复合物的重组。 3.IKK的酶作用底物 ★ 自由的IκB家族成员: ① IKKα、IKKβ可磷酸化IκBα丝氨酸32、36和 IκBβ的丝氨酸19、23。其中,作为IKK的酶作用底物, IκBα要优于IκBβ。大多数情况下,IκBβ降解速度比IκBα慢。 ② IKKα可以磷酸化P100的丝氨酸672。 ★ 与NF-κB结合的IκBα: 是一种更好的IKK的酶作用底物。 IκB蛋白的主要作用是掩盖NF-κB的核定位信号,阻止其入核,及其与DNA的结合,使NF-κB以非活化形式存在于细胞的胞质中 。因此,对于研究NF-κB信号通路来说, IκB蛋白的研究很重要。 ★典型的IκB蛋白——IκBα, IκBε和IκBβ ★前体IκB蛋白——p100 和 p105 ★非典型的IκB蛋白——IκBζ 和 Bcl-3 四.IκB蛋白的作用 IκBα IκBβ IκBε 1.典型的IκB蛋白 三种经典的IκB蛋白,它们有其各自唯一的功能特征。另外,在应激反应引起的经典NF-κB信号通路中,这三种类型的IκB蛋白都是必需的。 在三种经典的IκB蛋白中,IκBα是NF-κB活化过程中最强的负反馈因子,保证NF-κB 活化的迅速发生和关闭;而IκBβ和IκBε则能缓冲系统活化的波动趋势从而使NF-κB 保持一个相对较长的响应时间。 IκBα、IκBβ专一性抑制含有RelA和c-Rel的二聚体。 IκB蛋白家族最广泛的研究成员:IκBα ★IκBα是IκB蛋白家族最经典的成员。 ★在NF-κB信号通路中, IκBα可以与最普遍的NF-κB二聚体P65:P50结合,防止其入核及与DNA结合。因此,在IκBα缺失的情况下,已激活的NF-κB信号通路的终止是显著推迟的。 ★ IκBα与P65:P50异源二聚体结合后,只掩饰P65的核定位序列(NLS),而P50的NLS则暴露。P50的NLS与IκBα的核导出序列(NES)结合,使IκBα与NF-κB二聚体的复合物在细胞质和细胞核之 间穿梭运动。 ★当经典信号通路激活的时候, IκBα迅速降解,释放出多个NF-κB二聚体。 ★在非经典信号通路中, IκBα一般不是必需的。 IκBε和IκBβ ☆ IκBε的表达最初是在造血细胞中发现的,与IκBα相比,其降解和再合成具有明显的延迟现象。它的降解依赖于IKK复合物,它的表达受到NF-κB的调节。 ☆ IκBβ的功能目前还没有确定,它的缺失并不能显著影响NF-κB信号通路。最近的研究表明, IκBβ可能在细胞核中起调节NF-κB二聚体与κB位点结合的作用。但是这一结果需要进一步验证。 2.前体IκB蛋白——p100 和 p105 p105 ☆p105作为一个IκB蛋白,可以被已激活的IKK复合物诱导降解。 ☆p105通过20s蛋白酶体加工处理后形成p50,在此过程中,发生在翻译阶段。不需要SCF β-TRCP。 ☆另外, p105基因3’端也可以编码一个独立的调节因子IκBγ。 SCF复合物( Skp1、Cdc53/Cullin和F-box蛋白质)是泛素-蛋白酶系E3中的组成之一。β-TRCP(β-transducin repeat-containing protein,转导重复相容蛋白)作为F盒蛋白的一员,特异识别磷酸化的IκB和β-catenin,介导后者经泛素-蛋白酶复合体途径降解。 p100 ☆ p100主要出现在非经典通路中,在其加工过程中需要IKKα和 SCF β-TRCP,最后被降解成p52 。因此,p100加工处理成p52的过程是一个包括磷酸化和泛素化的受调控的过程。 ☆ p100是RelB的唯一调节因子,因为包含RelB的NF-κB二聚体只结合p100。 ☆ p100也可以作为传统的IκB蛋白,调节p65包含的IKKα下游复合物的活性。同时,其也可以限制p65的NF-κB活性,起反馈调节的作用。 因此, p100可以对NF-κB的活性有正向和反向的调节。 因此, p100对于NF-κB信号通路的调节是很重要的。 ① P100具有选择性调节特殊的NF-κB复合物的功能。 ② p100作为IκB蛋白,在特殊的NF-κB信号通路的下游区域发挥作用。 ③ p100具有特殊NF-κB二聚体的基础活性的调节功能。 P100加工处理成p52的过程 P100: RelB异源二聚体 IKKα SCF β-TRCP 导致P100的泛素化 使P100磷酸化,磷酸化位点:丝氨酸866、870、872 形成P52:RelB异源二聚体,从而激活NF-κB信号通路。 IκBζ ☆ IκBζ与Bcl-3较为相似,与其他的IκB蛋白只有较弱的同源性。 ☆ IκBζ在IL-1 和 TLR4诱导的NF-κB反应中表达上调,并且其表达主要集中在细胞核中。 ☆ NF-κB激活的通路中, IκBζ可以被诱导表达。其一旦表达,会直接和p50同型二聚体结合。可以说, IκBζ是作为p50同型二聚体的一个共激活因子起作用的。 ☆IκBζ也可以反向调节包含p65的NF-κB复合物。 因此,可以说, IκBζ也可以选择性的抑制和激活NF-κB信号通路。 小结 通过对IκB蛋白的深入讨论,我们感觉,仅仅把IκB蛋白作为NF-κB信号通路的抑制因子已经不太恰当了,因为IκB蛋白也可以作为NF-κB信号通路的辅助因素,选择性的与各种NF-κB二聚体发生作用。尤其是非典型的IκB蛋白,这种作用更加明显。 所以说,对于经典的IκB蛋白的作用主要是与NF-κB二聚体结合,阻止其入核,与DNA结合,从而抑制NF-κB信号通路。而对于非典型的IκB蛋白来说,其可以选择性的激活或者抑制NF-κB信号通路。 随着NF-κB信号通路的深入研究,人们渐渐将重点转移到NF-κB的转录调节是怎么样开始和终止的。 1. 共激活因子的调节 2. NF-κB信号通路的终止 五.NF-κB的转录调节作用 1.共激活因子的调节 现以P65:P50为例,来说明NF-κB的转录调节。 NF-κB转录调节中的激酶: ① PKA(蛋白激酶A),存在在一个带有细胞溶质NF-κB: IκB的复合物中,随着IκB的降解,其在细胞质中磷酸化P65,磷酸化位点是丝氨酸276。这个磷酸化可以促进P65和转录辅助激活因子CBP(-cAMP反应元件结合蛋白)/P300的相互作用。 ② MSK1和MSK2(分裂素和压力激活激酶 ),可在细胞核中磷酸化P65的丝氨酸276. MSK1、MSK2与PKA享有共同的酶作用底物,即特异性的P65。但是其具体作用机制还需要进一步证明。 在未受到刺激的细胞中,目的基因的κB位点被P50或P52的同型二聚体所占据。在这个阶段,Bcl-3 和 IκBζ既可以通过移去和稳定P50或P52的同型二聚体来正向和反向调节NF-κB信号通路。 A B 当细胞受到刺激后,随着信号的传递,IκBα蛋白降解后,P65可以在细胞质中被IKKα或PKAc磷酸化,还可以在细胞核中被MSK1/2 或 RSK-1(重组链激酶)磷酸化,磷酸化的P65更容易和CBP/P300结合,从而发生组蛋白和P65乙酰化,促进目的基因的表达。 C 在IKKα的作用下,共激活因子CBP/P300被磷酸化,从而与辅阻碍物HDACs发生交换,磷酸化的共激活因子CBP/P300与NF-κB二聚体结合。 D IKKα和MSK1也可以直接磷酸化组蛋白来促进转录。 当NF-κB 与目的基因结合以后,IκBα和IκBε可以通过分离NF-κB 与目的基因而对NF-κB信号通路进行反向调节 2.NF-κB信号通路的终止 目前,对于已经激活的NF-κB信号通路的终止的研究,还没有取得重大的进展,对于已知的研究成果大致有以下三个方面: ★在下调NF-κB表达中, IκB蛋白和其他基因表达产生的上游信号元件是关键的因素。 ★细胞因子信号转导抑制因子SOCS-1,其除了可以影响上游JAK-STAT信号元件,同样可以降低 NF-κB的转录活性。 ★IKKα可以通过促进p65和c-Rel在细胞内降解,从而引起已激活的NF-κB信号通路的终止。 但是,以上的结论还需要进一步的证明。 所以,在未来,对于已经激活的NF-κB信号通路的终止的研究将成为研究的又一个重点。 总结 ① 谢谢! * * 文献综述 NF-κB信号通路 主要内容 ★背景介绍 ★ IKK复合物的上游信号 ★ IκB激酶的结构和激活方式 ★ IκB蛋白的作用 ★ NF-κB的转录调节 一.背景介绍 1. NF-κB信号通路 2. NF-κB家族 3. IκB蛋白家族 4. IκB激酶复合物 NF-κB信号通路激活对肿瘤发生 发展的影响 背景1 NF-κB信号通路 最基本的NF-κB信号通路,包括受体和受体近端信号衔接蛋白, IκB激酶复合物, IκB蛋白和NF-κB二聚体。 当细胞受到各种胞内外刺激后,IκB激酶被激活,从而导致IκB蛋白磷酸化,泛素化,然后IκB蛋白被降解, NF-κB二聚体得到释放。然后NF-κB二聚体通过各种翻译后的修饰作用而被进一步激活,并转移到细胞核中。在细胞核里,它与目的基因结合,以促进目的基因的转录。 NF-κB经典和非经典通路 NF-κB的 经典信号通路和非经典信号通路的主要区别就在于: ☆在NF-κB的 经典信号通路中, IκB蛋白的降解使NF-κB二聚体得到释放。 ☆而在NF-κB非经典信号通路中,则是通过P100到P52的加工处理,使信号通路激活。 NF-κB家族 背景2 NF-κB家族由P50、P52、P65、c-Rel和RelB五个成员组成。它们分别由NFKB1, NFKB2, RELA, REL和RELB基因进行编码。 它们都具有一个N端Rel同源结构域(RHD),负责其与DNA结合以及二聚化。 另外,在P65、c-Rel和RelB中,存在着转录激活区域——TAD,对基因表达起正向调节的作用。 P50和P52不存在转录激活区域,它们的同型二聚体可以抑制转录。 NF-κB二聚体的存在方式 NF-κB二聚体与IκB蛋白结合 NF-κB二聚体与DNA结合 NF-κB二聚体结构 ★ 氨基末端为免疫球蛋白相似区域,对某一种形式的κB位点具有选择性。 ★ C-末端疏水区域提供NF-κB各亚基之间的连接。 一般, NF-κB是以二聚体的形式存在的,而它的二聚体又有两种存在方式。 背景3 IκB蛋白家族 IκB蛋白家族包括七个成员:IκBα、IκBβ、 IκBζ 、IκBε、Bcl-3、p100和p105 。 作用:在细胞质中与NF-κB二聚体结合,并对信号应答具有重要作用。 IκB蛋白的结构特点:存在锚蛋白重复区域(即多个紧密相连的钩状重复序列,每个重复序列含有33个氨基酸 )。 背景4 IκB激酶复合物 IKKα/IKK1 (CHUK) IKKβ/IKK2(IKBKB) 调节亚基 NEMO ?在特定的NF-κB 信号通路中,IKKα和IKKβ是选择性需求的。 背景5 NF-κB信号通路激活 对肿瘤发生发展的影响 1. NF-κB信号通路激活对肿瘤发生发展的促进作用。 ※NF-κB 所致的GADD45α和γ(生长抑制DNA损伤基因)联合表达下调是很多肿瘤细胞逃逸凋亡机制的关键步骤。 ※NF-κB 还可上调CyclinD1(CCNDI) 等基因的表达, 促进细胞生长。 ※NF-κB 激活对肿瘤的转移具有明显的促进作用。 2.NF- κB信号通路激活对肿瘤发生发展的抑制作用。 ※RelA(p65) 亚基在p53- 介导的凋亡过程中具有重要作用 很多胞外刺激信号都可以引起NF-κB 信号通路的激活,如:促炎症细胞因子TNF-α、白介素IL-1 ,细菌脂多糖(LPS) ,T 细胞及B 细胞有丝分裂原,病毒双链RNA 以及各种物理和化学压力等。虽然这些胞外刺激所产生的胞内早期信号途径各不相同,但一般认为,大多数此类胞外刺激起始的信号传递反应将最终激活IKK复合物。在这个传递过程中,衔接蛋白起着重要的作用。 二. IKK复合物的上游信号 1. TRAFs——TNF受体相关因子 ▲ TNF受体相关因子TRAFs家族成员是一大类胞内接头蛋白,能直接或间接与多种TNF 和IL-1/Toll-like 受体家族成员结合。介导多种下游信号通路的信号传导 ,其中包括NF-κB 信号通路。从而影响细胞的生存、增殖、分化和死亡,并参与多个生物学过程的调控。 ▲ 在几乎所用的NF-κB信号通路中, TRAFs都是关键的信号中间 物。 ☆ TRAF蛋白家族: TRAF蛋白家族一共有7个成员,分别是TRAF1、 TRAF2、 TRAF3、TRAF4、 TRAF5、 TRAF6、 TRAF7。 TRAF蛋白质在结构上具有很高的同源性,同源性一般大于30%,其特征性的结构是所有成员在羧基端都有一个C-末端TRAF结构域,即包括一个卷曲螺旋结构,介导同型和异型蛋白之间的相互作用。 另外,TRAF2-7的N-末端存在一个RING指结构,其可以作为E3泛素连接酶起作用,即将泛素转移到目的蛋白上。RING 指结构后还有5 到7 个锌指结构域 TRAF蛋白的结构 1 通过TRADD,TRAF2和 TNF-α的受体TNFR1结合,向下传递信号,激活IKK。在此过程中,其RING指区域作为E3连接酶是必须的。但是其具体作用机制还需要深入研究。 在TNFR1信号通路中,单一的敲除TRAF2或TRAF5, NF-κB信号通路的激活仍会出现。但是双敲除TRAF2和TRAF5,则会造成 NF-κB信号通路中,IKK复合物的激活出现缺陷。因此,在TNFR1信号通路中,需要TRAF2和TRAF5的共同作用。 在Toll-like/IL-1信号通路中, TRAF6可与受体复合物发生作用,激活IKK。但是, TRAF6的E3连接酶作用机制也是需要进一步证明的。 因此,在NF-κB信号通路中, TRAF2、TRAF5和TRAF6在激活IKK复合物方面起着重要的作用。 2 2. RIPs——受体作用蛋白 ☆ RIPs是经典NF-κB信号途径中的关键的衔接蛋白。 ☆ RIPs既可以通过蛋白结合区域直接作用于信号通路的上游,也可以通过与NEMO结合激活IKK复合物。并且,在大多数的TRAF依赖型信号通路中, RIPs都被牵涉其中。 ☆ RIP蛋白家族一共有7个成员,分别为RIP1-7。 ☆ RIP蛋白的结构特征是:都具有保守的丝氨酸/苏氨酸激酶区域。 3. TAK1/NIK——TGFβ-激活性激酶1/ NF-κB诱导激酶 TAK1和NIK作为IKK激酶出现在NF-κB信号通路中。其中,在经典信号通路中, TAK1被涉及。而在非经典信号通路中, NIK有诱导IKKα激活和P100磷酸化的作用。 TAK1 TAK1一般在RIP蛋白激活IKK的信号通路中(例如:抗原受体和NOD-LRR信号通路),都要被涉及。但是其作用机制并不明确。主要表现在: ①在不同的经典信号通路中, TAK1的基因被敲除, NF-κB信号通路的激活会出现不同程度的缺陷。 ② TAK1是否作为一个IKK-K直接或通过一个媒介激酶(如:MEKK3)介导IKK的激活,这是不清楚的。 ③通过许多相同的信号中间物,LTβR介导的IKK的激活是不需要TAK1的。 因此,对于TAK1的作用机制我们还需要更深入的研究。 对于NF-κB信号通路的激活,IKK是非常重要的。因此,了解IKK活性的调节已经成为掌握NF-κB信号通路激活的核心。 ★ 1. IKK复合物 ★ 2. IKK的激活 ★ 3. IKK的酶作用底物 三.IκB激酶的结构和激活方式 1.IKK复合物 *IKKα(又称IKK1),85kD *IKKβ(又称IKK2),87kD *NEMO(又称IKKγ),48kD 具有较高的序列同源性和相似的结构。 在N-末端均含有蛋白激酶区,靠近中间区域的亮氨酸拉链区(LZ) 及螺旋-环-螺旋(HLH) 包括大段的卷曲螺旋(coiled-coil) 及靠近C-末端的亮氨酸拉链区 虽然一些实验证明在IKK复合物中,可能会含有一些其他成分,,如IKK关联蛋白1( IKKAP1) 、促分裂原活化蛋白激酶1 (MEKK1) 、NF-κB 诱导激酶(NIK) 及调节蛋白IKAP 等,但是需要进一步的证明。 IKK复合物的组成: IKK复合物各组分的作用 IKKα:在经典的NF-κB信号途径中, IKKα并不是必需的。 它在NF-κB 受体活化因子( receptoractivator of NF- κB ,RANK) 引起NF-κB 活化转导途径及NF-κB 活化 变更途径中是必需的。IKKα的缺失可导致许多发育 上的缺陷。 IKKβ:IKKβ是促炎症反应因子刺激诱导NF-κB 的激活的主 要激酶。IKKβ缺陷的细胞对TNFα和IL-1 等刺激不会 引起NF-κB 的活化。IKKβ的活化是避免因局部缺血或 充血引起严重炎症反应而导致多组织功能丧失所必需的。 NEMO:在经典的NF-κB信号通路中, NEMO是必需的。 NEMO 可能通过与IKKβ和IKKα的直接作用而介导IKK复合物的 组装, 并且还能促进IκB 蛋白与IKK激酶复合物的相互作 用。 IKK复合物的组装 IKKα、 IKKβ和 NEMO共同组成了IKK复合物——(NEMO2IKKα1IKKβ1)2。 IKKα和 IKKβ可通过亮氨酸拉链区域形成二聚体,即IKKα:IKKβ异型二聚体。其实IKKα和 IKKβ也具有其同型二聚体,但是在正常情况下很难存在。 通过IKKC-末端的NBD区域,IKKα和 IKKβ可与NEMO结合,结合的部位是第一个卷曲螺旋结构的47-80残基。其中, IKKβ与NEMO结合的亲和力要高于IKKα。 虽然, IKK复合物的核心构成只包括IKKα/ IKKβ/ NEMO,但是其中还有两个很重要的特征需要我们注意: ① 激酶伴侣蛋白HSP-90/Cdc37。研究证明,伴侣蛋白HSP-90是与IKK复合物结合的,同时伴侣蛋白HSP-90的抑制物会抑制IKK复合物的激活,因此,可以说IKK复合物的激活是需要HSP-90的。由于HSP-90还与NF-κB信号通路中的其他激酶结合,Cdc37已经渐渐取代了HSP-90在IKK复合物的激活中发挥作用。 ② ELKS(转录激活因子ETS样蛋白)。其作为一个IKK复合物的调节成分。但是其对IKK复合物的重要性还需要进一步证明。 2.IKK的激活 ★IKK复合物的激活首先是需要IKK亚基的T环丝氨酸的磷酸化。但是目前这种磷酸化的机制并不明确。其中,IKKβ的磷酸化位点是丝氨酸177和181, IKKα的磷酸化位点是丝氨酸176和180。另外,激活的T环丝氨酸如果突变成谷氨酸则会产生IKK激活,而突变成丙氨酸则会取消信号应答。 ★ IKK复合物的激活中一个普遍的元素是:对TRAF家族成员的需要和诱导TRAF的寡聚化从而向下传递信号。这说明信号复合物的集合对于IKK的激活的重要性。 ★ NEMO的C-末端区域介导IKK的激活。被RIP1介导的NEMO的可诱导的寡聚化被认为可以激活IKK,并且这一点已经得到了证明。 但是,根据以上的发现,我们并不能得到IKK激活的具体机制。 IKK激活需要的条件 在 酵母中,野生型的IKKβ表达的激酶活性被NEMO的共表达所提高,而那些T环被突变成谷氨酸的IKK,其活性也很高,但是其活性不会随着NEMO 的共表达发生变化。 说明:IKK的激酶活性被NEMO所提高,是通过IKK的T环磷酸化促进而发生的。 研究发现,反式自磷酸化作为NEMO和IKK的一种本能的高次结构构成结果而发生,其展开的分子量近似激活的IKK。 说明:反式自磷酸化可能是IKK激活的主要机制。 IKK的NBD区域的丝氨酸残基的磷酸化,可以抑制IKK的活性,和阻止通过与NEMO的共表达而发挥作用的IKK活性的增加。 说明:NBD/NEMO之间的作用对于NEMO介导的IKK激活很重要。 IKK激活机制的探索 因此,我们可以知道在IKK激活中,反式自磷酸化是主要的作用机制。 * *

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