首页  >  专题文章  >  文章正文
shRNA表达克隆

3 NF-κB信号

Feb 16, 2009 No Comments

3 NF-κB信号

1975年,E. A. Carswell和L. J. Old等人发现已接种卡介苗的小鼠注射脂多糖后,小鼠血清中产生了一种可引起动物肿瘤组织出血坏死的物质,该物质对体外培养的多种肿瘤细胞株都具有细胞杀伤作用,于是他们将这种物质命名为肿瘤坏死因子(tumour necrosis factor, TNF)[5]。TNF是迄今发现的抗肿瘤效果最强的细胞因子。1984年起,欧美国家就开始把TNF的基因工程产品应用到癌症临床治疗中,并一度取得轰动的成果,然而最终由于毒副作用严重而被迫终止。九十年代末以来,随着基础研究的深入和基因工程技术的发展,科学家研制出一些高效、低毒的TNF变构体,从而重新确立了TNF在抗肿瘤中的重要地位,掀开了TNF在肿瘤研究和治疗中的新篇章。

1)    TNF简介

TNF是一种糖蛋白,它以两种形式存在:TNF-a和TNF-b。TNF-a由单核细胞和巨噬细胞产生,它可引起肿瘤组织出血坏死,而脂多糖(Lipopolysaccharides, LPS)是较强的刺激剂。TNF-b是一种淋巴因子,又称淋巴毒素(lymphotoxin, LT)。抗原或丝裂原均可刺激T淋巴细胞分泌TNF-b,具有肿瘤杀伤及免疫调节功能。

人的TNF-a基因长2.76 kb,由4个外显子和3个内含子组成,定位在第六号染色体上。人TNF-a前体由233个氨基酸组成,含有76个氨基酸残基的信号肽,切除信号肽后形成157个氨基酸的成熟型非糖基化的TNF-a。通过基因工程方法改造后的TNF-a具有更好的生物学活性和抗肿瘤效果。

2) TNF与NF-kB信号通路

TNF-a与TNF-b分子结构相似,所发挥的生物学效应相近。胞外因子TNF-α以三聚体形式发挥信号转导功能,与TNF受体(TNF receptor, TNFR)结合引起受体多聚化,这种多聚化使得TNF受体与细胞质中TRADD分子发生相互作用。TRADD招募相应蛋白后介导两条转导通路:一条是通过TRAF2和RIP分子诱导NF-κB的活化,参与抗凋亡;另一条是通过FADD分子导致细胞凋亡。TNFR只有在蛋白合成受阻的情况下才会诱导凋亡,下面我们将着重介绍由TNF激活的NF-kB信号通路。

NF-kB(nuclear factor-kappa B)是1986年从B淋巴细胞的细胞核抽提物中找到的转录因子[6],它能与免疫球蛋白kappa轻链基因的增强子B序列GGGACTTTCC特异性结合,促进κ轻链基因表达,故而得名。它是真核细胞转录因子Rel家族成员之一,广泛存在于各种哺乳动物细胞中。迄今为止,在哺乳动物细胞内共发现5种NF-kB/Rel家族成员,它们分别是RelA(即p65)、RelB、C-Rel、p50/NF-kB1(即p50/RelA)和p52/NF-kB2。这些成员均有一个约300个氨基酸的Rel同源结构域(Rel homology domain, RHD)。这个高度保守的结构域介导Rel蛋白形成同源或异源二聚体,该结构域也是NF-kB与靶基因DNA序列的特异性结合区域。

细胞内NF-kB的活化过程受到精细调控。通常情况下,在细胞质中的NF-kB处于失活状态,与抑制蛋白IkB(inhibitory protein of NF-kB)结合成三聚体复合物。当出现TNF-a信号、炎症因子以及LPS、紫外线等外界刺激时,细胞因子与细胞膜表面的TNF受体结合后,TNF受体发生多聚化并与细胞质中TRADD分子发生相互作用。TRADD招募TRAF(TNFR-associated factor)和激酶RIP(receptor interacting protein),由RIP将信号传递给IKK(IkB kinase)。在NF-kB信号通路中IKK扮演了非常重要的角色,尽管上游信号路径的不同,但是最终都汇集到IKK。IKK由a、b和g三个亚基组成,作为激酶的IKK能使IkB的a亚基的Ser32和Ser36残基和b亚基的Ser19和Ser23残基磷酸化。IkB随即从p50/p65/IkB异源三聚体中解离出来,经泛素化修饰后通过蛋白酶体降解。于是,受到IkB抑制的NF-kB得以暴露其核定位序列(nuclear localization signals, NLS),迅速从细胞质进入细胞核内,与核内DNA上的特异序列相结合,从而启动或增强相关基因的转录(如图9)。

 

3) NF-kB信号通路与癌症

NF-kB具有明显的抑制细胞凋亡的功能,与肿瘤的发生、生长和转移等多个过程密切相关。在人类肿瘤尤其是淋巴系统的恶性肿瘤中,常可发现NF-kB家族基因的突变。NF-kB家族与癌症相关性的第一个线索是c-Rel基因的发现,它是禽类逆转录病毒癌基因v-Rel在细胞内的同源基因。该病毒在鸡体中造成多种造血细胞恶性转化,引起淋巴癌的发生。由于NF-kB的下游基因包括CyclinD1c-Myc,因此NF-kB的持续激活会刺激细胞生长,导致细胞增殖失控。NF-kB在很多癌细胞中表达异常,如在75%的乳腺癌样品中NF-kB2的表达比邻近的正常组织高很多倍。肿瘤细胞迁移并浸润到周围组织是肿瘤扩散和转移的前提条件。NF-kB对肿瘤转移具有明显的促进作用,它能促进肿瘤转移相关基因ICAM-1VCAM-1MMP-9等的表达。NF-kB还能诱导血管内皮生长因子VEGF的表达,促进血管形成。此外,NF-kB还能通过调节COX2等基因的表达来促进肿瘤生长。

NF-kB与肿瘤治疗息息相关。IFN-a、IFN-b、TNF-a、IL-2、G-CSF、GM-CSF和EPO是迄今为止被批准用于临床肿瘤治疗的几种细胞因子,其中前6种生长因子已被证实与NF-kB的信号通路有关。目前,国内外主要以NF-kB为靶点,使用抗氧化剂抑制NF-kB活性以及针对p65和p50设计小分子干扰RNA(siRNA)抑制NF-kB合成等方法作为癌症的治疗策略,而且在动物实验及细胞培养中取得不同程度的疗效,但是离临床应用还有很大距离。由于TNF-a具有很好的抗肿瘤作用和多种免疫调节功能,许多国家开展了用TNF治疗癌症的临床研究。动物实验和临床实验均表明,TNF-a对某些肿瘤具有明显的抑制作用,但是由于不能很好地区分癌细胞和正常细胞,使用TNF-a后副作用较大,这为其大规模临床应用造成困难。应用基因工程改造得到低毒高效的TNF-a变构体,对某些肿瘤的治疗效果尤佳。将TNF-a与其它具有肿瘤抑制作用的细胞因子,如IL-2、IFN-g等联合使用,既可减少用药量、降低毒副作用,又可提高疗效,因而有望更快地大量应用于临床。

原文检索:Karin M. Nuclear factor-KB in cancer development and progression. Nature. 2006 May 25; 441(7092): 431-436

专题文章
No Responses to “3 NF-κB信号”

Leave a Reply


× nine = 27