REL/ NF-kappaB
Rel (Reticuloendotelioza)
NF-kappaB (Factor nuclear kappa al celulelor B)


Membrii familiei Rel/NF-kB sunt factori de transcriere care intervin în prima linie de aparare contra bolilor infectioase si stresului celular. Aceste proteine initiaza un raspuns înalt coordonat în numeroase tipuri celulare actionând efectiv în mentinerea sanatatii organismului. Tulburarea mecanismelor reglatoare care controleaza specificitatea si extinderea acestui raspuns rezultat din activitatea aberanta a NF-kB, poate fi însa, una din cauzele primare ale unui larg spectru de boli. Astfel, “tintirea” lui NF-kB ar putea duce la descoperirea unor noi reagenti farmacologici care ar oferi o noua terapie pentru numeroasele tipuri de afectiuni inflamatorii (1).
Exista o cale majora de semnalizare, care mediaza raspunsul celulelor la stresul mediului, într-o varietate de situatii de aparare. NF-kB este astfel un factor cheie reglator ce mediaza expresia coordonata a genelor care apartin masinariei celulare ce functioneaza pentru protejarea organismului contra lezarii fizice, chimice sau microbiene.
În reactiile imunitare si inflamatorii, expresia citokinelor, interleukinelor si moleculelor de adeziune în celulele sistemului imunitar, vizeaza celulele T si B, celulele endoteliale, ca si celulele prezentatoare de antigeni (fagocitice) toate fiind larg reglate de NF-kB. De aici, rolul central al acestui factor de transcriere în reglarea apoptozei, un program celular important, care decide asupra sortii celulelor, nu numai în timpul dezvoltarii embrionare, dar de asemenea, si pe parcursul evolutiei de la fenotipul normal la cel transformat. NF-kB apare astfel si ca o tinta pentru interferenta terapeutica într-o varietate de situatii patologice, precum bolile cronice inflamatorii si cele autoimune, infectia HIV sau cancer (2).
Factorii de transcriere Rel/NF-kB se formeaza din homo- si heterodimeri cu diferite specificitati penru locul de cuplare la DNA. Câteva cai intracelulare evocate de un larg spectru de factori biologici si conditii de mediu, pot duce la activarea diverselor Rel/NF-kB prin semnalizarea degradarii proteinelor inhibitorii IkappaB. În nucleu, Rel/NF-kB moduleaza expresia unui numar variat de gene, inclusiv a celor care codifica diferite citochine, factori de crestere, proteinele ce raspund de faza acuta, imunoreceptori, alti factori de transcriere, de adeziune celulara, proteine virale si reglatori ai apoptozei (3,4).
Oncogena v-Rel a fost descoperita în 1958 într-o tumora de curcan. Virusul REV-T (virusul reticuloendoteliozei) detine oncogena v-rel ce induce proliferarea maligna a tesutului reticulohistiocitar din splina si maduva osoasa transforma celulele limfoide. Gena c-rel de la curcan are 8 regiuni omoloage cu v-rel a carei lungime este de 1,55 kb, în timp ce a genei c-rel este de 1,65 kb; aceasta diferenta este datorata adaugirii intronilor care se pierd din genomul viral.
Gena v-rel codifica o fosfoproteina de 59 kb (pp59 kD), pe când produsul c-rel este de 75 kD. Gena v-rel apare din c-rel prin deletia unor componente structurale ale acesteia din urma (5, 6, 7, 8, 9).
Tulpina Rev-T a virusului reticuloendoteliozei este foarte oncogena, inducând la puii tineri tumori letale ale celulelor limfoide. Oncoproteina v-rel apartine familiei Rel/NF-kB de factori de transcriere eucarioti în care se înscrie si omologul sau c-rel si proteinele Rel înrudite – Rel-A, Rel-B, NF-kB1, NF-kB2-. Toti acesti factori detin o regiune omoloaga Rel NH2-terminal înalt înrudita, necesara pentru cuplarea la DNA, dimerizare, transportul nuclear, cât si pentru reglarea proteinelor Rel de catre reprezentatii familiei inhibitorilor IkB. COOH– terminal este implicat în activarea transcriptionala si în reglarea functiei proteinei Rel, prin secvente omoloage cu acelea gasite în factorii IkB.
v-Rel are abilitatea de a inhiba competitional activarea transcriptionala a omologilor sai celulari, ceea ce ridica problema posibilitatii blocarii diferentierii celulelor limfoide si odata cu aceasta, anuleaza activitatea proteinelor Rel endogene.
În procesul transformarii, v-rel defectiv trebuie sa se asocieze cu el însusi sau cu alti membrii ai familiei Rel, pentru formarea dimerului. Interactiunea proteina-proteina este importanta pentru functionarea sa, fapt dovedit prin aceea ca v-Rel se asociaza cu câtiva membrii cunoscuti ai familiei Rel cum sunt c-Rel, p124/NF-kB1 si p115/NF-kB2 (10).
În concluzie, retrovirusul aviar Rev-T codifica o proteina v-Rel care este membru al familiei factorilor de transcriere Rel/NF-KB. v-Rel induce un rapid si fatal limfom/leucemie la pasarile tinere si poate transforma si imortaliza in vitro o varietate de tipuri celulare aviare.
Factorii de transcriere ai familiei Rel/NF-kB au fost asociati si cu oncogeneza la mamifere, v-rel fiind singurul membru clar oncogeneic în modelele animale. Oncogenicitatea sa potenta este consecinta unui numar de mutatii care-i altereaza activitatea si reglarea. De exemplu, câteva mutatii îi scad abilitatea de a fi reglata de IkB alfa; schimbându-si specificitatea locului de cuplare la DNA, capata proprietati noi de transactivare.
Studiul v-rel arata cum proteinele celulare Rel contribuie la oncogeneza prin afectarea cresterii celulelor, alterarea reglarii ciclului celular si blocarea apoptozei (11). Aceasta oncoproteina retrovirala, v-Rel, ce apartine, cum mentionam, familiei factorilor de transcriere Rel/NF-kB, arata multiple schimbari care o fac, comparativ cu protooncogena c-Rel, înalt oncogena în celulele limfoide aviare. Sunt însa necesare 3 reziduuri mutante din 11 amino-acizi derivati din anvelopa (env) virala la N-terminus al v-rel. Pentru deplina oncogenicitate, aceste mutante env capaciteaza secvente în jumatatea N-terminal a v-rel pentru a activa transcrierea atât în celulele de drojdii cât si în cele de pui, în conditiile în care secvente analoage de c-Rel, fie ca nu activeaza transcrierea, fie ca o activeaza slab.
Îndepartarea aminoacizilor env de v-rel sau a mutatiilor directionate care acopera cele trei reziduuri mutante prezente în proteina env Rev-A helper virus aboleste abilitatea de transactivare a v-rel. Adausul de aminoacizi env c-rel mutant la c-rel, nu este suficient pentru restaurarea deplina a functiilor transactivatoare. Celelalte secvente din jumatatea N-terminal a NF-kB, respectiv p100 (p85) produsa în celulele leucemice umane HUT-78 activeaza, de asemenea, transcrierea în drojdii în coditiile în care proteinele normale p52 si p100 n-o fac. Activarea transcriptionala de catre p85 în drojdii se pare ca apare prin secventele N-terminal.
Este astfel prezentat un model în care transactivarea secventelor domeniilor N-terminal Rel omoloage (RH) din familia proteinei Rel oncogena, sunt influentate de secventele din afara domeniului RH (12).
Oncoproteina retrovirala v-Rel este o proteina himerica care detine 11 aminoacizi din anvelopa virusului adaugati la N-terminus. În acest N-terminal env v-Rel exista trei aminoacizi substituiti în comparatie cu virusul Rev-A helper. Aceste substitutii determina un numar de proprietati unice în v-Rel cum sunt abilitatea crescuta de transactivare si transformare. Reziduurile aminoacizilor de la 3 la 9 sunt critice pentru functia de transactivare N-terminal paralela cu transformarea de catre v-Rel.
Substituirea aminoacizilor conservativi ca leucina si tirozina cu Phe 3 si Phe 9 este tolerata în transactivarea fibroblastelor embrionare de pui si în transformarea celulelor splenice ale acestora. Dimpotriva, substituirea a 10 reziduuri Phe din N-terminus al v-rel nu permite transactivarea, indicând ca o structura distincta din jurul Phe 3 si Phe 9 este esentiala pentru functia v-rel. Adausul amino-acizilor env-v-rel la N-terminus al proteinei c-rel umana o poate face activa în transformare. Deci, reziduurile Phe la pozitiile 3 si 9 sunt selectate pentru a amplifica oncogenicitatea v-Rel prin cresterea abilitatii acesteia de a activa transcrierea (13).
Oncoproteina virala v-rel este foarte oncogena în modelele aviare. Amplificarea cromosomiala, hiperexpresia si rearanjarea genica care codifica factorii de transcriere Rel/NF-kB se observa în numeroase tumori hematopoietice si solide. Activitatea persistenta a NF-kB se observa si în câteva tipuri celulare de cancer uman, ca rezultat al activarii constitutive a kinazelor de semnalizare amonte, sau al mutatiilor lor ce inactiveaza subunitatile IkappB inhibitorii. Exista o corelatie între activarea expresiei genelor celulare de catre factorul Rel/NF-kB si paticiparea acestora la procesul malign. Experimente ce implica NF-kB în controlul raspunsului apoptotic releva, de asemenea, un rol în oncogeneza si în rezistenta celulelor tumorale la chemoterapie. Apoptoza si progresia în malignizare depind de statutul genelor Rel/NF-kB si IkB si de activitatea acestora în tumorile umane (14).
Oncoproteina v-Rel transforma o varietate de tipuri celulare atât in vitro cât si in vivo, activitate dependenta de abilitatea genei v-rel de a se cupla la DNA si de a activa transcrierea.
Proteina TRIP-6 a fost identificata initial ca o proteina ce interactioneaza cu receptorul hormonului tiroidian. Este un membru al subfamiliei de proteine ce contin domeniul LIM care se considera ca transporta semnalele de la suprafata celulei la nucleu. S-a demonstrat ca secventa din Trip-6 care include domeniul LIM se comporta ca un coactivator pentru activarea transcrierii de catre v-rel. Astfel, proteina de fuziune GAL4-Trip6 poate detine secventa C-terminal v-rel care actioneaza transcriptional în drojdii. Trip-6 poate amplifica în drojdii activarea de catre v-rel dintr-o plasmida reporter kappaB situs.
Desi trip-6 uman de lungime deplina localizeaza placile de adeziune, deletia secventei N-terminal îi permite sa intre in nucleii celulelor de pui.
Trip-6 mRNA este exprimat în numeroase tesuturi umane. Coexpresia trip-6 v-rel nu afecteaza activitatea transformanta a oncoproteinei. De aici concluzia ca, trip-6 poate fi o proteina importanta pentru abilitarea v-Rel de a activa transcrierea si de a transforma celulele si astfel ar putea fi o potentiala tinta pentru blocarea oncogenezei mediata de rel si pentru activarea transcriptionala (15).
Desi NF-kB/Rel se exprima în toate celulele, totusi în majoritatea celor non-B acesti factori sunt sechestrati în complexe citoplasmatice inactive cu proteine inhibitorii specifice numite IkappaB.
Factorii Rel/NF-kappaB sunt activati aberant în celulele canceroase mamare la rozatoare si functioneaza pentru a promota supravietuirea si proliferarea celulelor tumorale. La sobolanii femeli S-D (Spragne-Dawley) activarea de catre Rel/NF-kB este un eveniment timpuriu ce apare înaintea transformarii maligne ca si în cazul celulelor epiteliale mamare umane (HMEC) în cultura.
În extractele nucleare ale glandelor mamare la sobolanii S-D s-a detectat cuplarea crescuta a Rel/NF-kB la 40% din animale 3 saptamâni post-tratament cu DMBA, înaintea formarii tumorii care normal începe sa fie vizibila dupa 7-9 saptamâni.
În celulele MCF-10F netumorogenice, transformarea maligna in vitro dupa tratarea cu DBMA sau benz(a)piren duce la cresterea de 4-12 ori a activitatii NF-kB clasic (p65/p50). Inductia NF-kB se coreleaza cu scaderea stabilitatii proteinei inhibitorii IkappaB-alfa specifica lui NF-kB. Expresia ectopica a subunitatii transactivatoare p65 a NF-kB în celulele MCF-10F induce promotorul oncogenei c-myc, care este dirijat de doua elemente NF-kB si de nivelele c-myc endogena. Astfel, scaderea HMEC derivate din mamoplast imortalizate dupa expunere la benz(a)piren arata inductie dereglata a NF-kB clasic înainte de transformarea maligna. Se sugereaza ca activarea NF-kB joaca un rol critic timpuriu în transformarea glandelor mamare indusa de carcinogen (16).


Rel A (p65)

NF-kB este un heterodimer al proteinei Rel sechestrat în citoplasma sub forma inactiva datorita interactiunii cu o proteina inhibitoare kappa B (IkB). Când IkB este degradata, dimerul intra în nucleu pentru a activa genele tinta. Heterodimerul NF-kB este constituit din p65 RelA si p50 RelB, care actioneaza ca forma activa de transcriere, dar cele doua componente pot actiona si independent cu eficienta specifica în functie de tipul celulelar si de procesul de activare.
Virusul hepatitei B (HBV) sau virusul hepatitei C (HCV) pot activa NF-kB modulând apoptoza celulara si, de asemenea, asociindu-se cu oncogeneza. NF-kB nuclear este semnificativ mai abundent în tumorile HCC (carcinom hepatocelular) infectate cu HBV si HCV dar si în tesutul hepatic netumoral, în comparatie cu normalul. Activitatea de cuplare DNA NF-kB si expresia proteinei nucleare RelA sunt mai ridicate în tesutul tumoral comparativ cu cel netumoral, în timp ce expresia proteinei IkB-alfa citosolica este în general mai ridicata în tesutul normal decât în cel tumoral.
În concluzie, activarea constitutiva a NF-kB este mai frecventa în tesutul tumoral si este posibil ca supraexpresia acestuia însotita de dereglarea IkB- alfa pot juca un rol în hepatocarcinogeneza cu infectia HBV sau HCV (17).
Soarecii deficienti în NF-kB -gena transactivatoare RelA (p65)- mor în a 14-a, a 15-a zi de dezvoltare embrionara prin apoptoza hepatica masiva. În ficatul adult, activarea NF-kB- heterodimerul lui RelA/p50- poate cauza proliferarea hepatocitelor, apoptoza sau raspunsul genelor fazei acute. Proteina si complexele NF-kB hepatice embrionare la cel putin doua zile înaintea mortii, s-au observat la soarecii fara RelA, sugerându-se ca letalitatea nu-i legata de NF-kB. Se crede ca în absenta RelA, embrionii sunt sensibilizati pentru apoptoza mediata de TNF-1.
S-au generat soareci cu deficienta RelA si TNF-1 pentru a vedea daca semnalizarea apoptotica prin TNF-1 este responsabila de fenotipul letal. Acesti soareci au supravietuit în timpul dezvoltarii embrionare, s-au nascut cu ficat normal si fara semne de apoptoza hepatica crescuta. La 10 zile post natal animalele mor datorita hepatitei acute cu infiltrare masiva de neutrofile imature.
Se conclude ca, RelA si TNF-1 nu sunt necesare pentru dezvoltarea ficatului si ca RelA protejeaza ficatul embrionar de semnalele apoptotice mediate de TNF-1. Totusi, absenta semnalizarii TNFR-1 si a activitatii RelA la nou-nascuti confera acestor animale susceptibilitate la infectia hepatica endogena (18).
Inducerea transcrierii din LTR HIV-1 de catre subunitatea NF-kB RelA/p65 este dependenta de interactiunea cu domeniul zinc finger DNA-binding al Sp-1. Raspunsul de crestere timpurie a factorului de transcriere Egr-1 al carui domeniu DNA-binding are un înalt grad de omologie cu Sp-1, poate interactiona in vitro cu RelA si regla in vivo activitatea transcriptionala a NF-kB.
Similar cu interactiunea cu Sp-1, domeniul omolog Rel al RelA interactioneaza cu domeniul zinc-finger al Egr-1. În contrast cu Sp-1, Egr-1 represeaza specific activitatea transcriptionala a RelA prin domeniul sau zinc-finger. Interactiunea dintre RelA zinc-finger al Egr-1 este mutual exclusiva cu cuplarea DNA sugerând un model în care Egr-1 sechestreaza direct NF-kB din promotorul sau tinta. Deoarece Egr-1 este indus de multi asemenea factori care activeaza NF-kB, acest nou mecanism de reglare transcriptionala are multe implicatii pentru cuprinderea ambilor factori în procesele celulare precum apoptoza si raspunsul la stres si infectie (19).
Curcumin (diferuloil metan), pigmentul galben din Curcuma longa este un potent agent chemopreventiv, care induce apoptoza câtorva tipuri de celule canceroase. Multe din acestea se autoprotejeaza contra apoptozei prin activarea Rel/NF-kB, factor de transcriere care faciliteaza supravietuirea celulelor . Activarea NF-kB indusa de semnal este inhibata de curcumin.
În celulele sarcomului de soarece 1-929 si în celulele transfectate RelA s-a stabilit gena Rel transfectata care codifica subunitatea p65/A a NF-kB, celule care s-au dovedit rezistente la variate doze de curcumin. Celulele transfectate cu rel/A releva activitate NF-kB DNA-binding care pe de o parte n-ar putea fi inhibata de curcumin si pe de alta parte nu arata condensare nucleara si fragmentarea DNA dupa tratarea cu curcumin. Când o forma supresoare a IkappaB-alfa (care inhiba NF-kB) este transfectata tranzitoriu în celulele transfectate rel/A, acestea nu rezista îndelung la curcumin. Se subliniaza rolul critic antiapoptotic al NF-kB în apoptoza indusa de curcumin (20).


Rel B (p50)

Generarea factorului de transcriere NF-kB (p50) este mediata de proteosomi. P50 este generata în timpul translocatiei genei NF-kB1 prin procesare cotranslationala care permite producerea dintr-un singur mRNA atât de p50 cât si de p105. Domeniul omolog Rel din p50 sufera dimerizarea cotranslationala, ineractiune reclamata pentru producerea eficienta de p50. Cuplarea cu proteosomi în timpul translocatiei, genereaza heterodimeri p50-p105.
Dupa evenimentul primar cotranslational, trepte postranslationale aditionale regleaza formarea homodimerilor p50 si rata intracelulara a p50 si p105. Aceasta strategie celulara plaseaza biogeneza p50 sub controlul inhibitorului p105 timpuriu, reglând astfel fondul homodimerilor p50 în interesul celulei (21)
Celulele dendritice (DC) si alte celule prezentatoare de antigeni se caracterizeaza prin localizarea nucleara a Rel-B, membru al familiei de factori nucleari Rel/NF-kappaB.
PBDC (celule dendritice din sângele periferic) circulante din artritele reumatoide seamana cu cele normale imature, deoarece nu expun intracelular proteina Rel-B. În sectiunile seriate obtinute din tesutul sinovial al artritelor reumatoide, celulele cu Rel-B nuclear sunt abundente în regiunea perivasculara, iar celulele nRel B+, HLA-DR+ ramase, sunt limfocite B si macrofage. Numai 3% din celulele dendritice sinoviale contin Rel-B nuclear care totusi cupleaza DNA si astfel fiind capabil de activitate transcriptionala.
În concluzie, precursorii celulelor dendritice se diferentiaza si expun Rel-B dupa intrarea în tesutul sinovial reumatoid. Astfel, celulele dendritice diferentiate pot fi identificate imunohistochimic. Semnalele pentru maturarea lor difera între tesutul sinovial din artritele reumatoide si fluidul sinovial, ducând la localizarea nucleara a Rel-B predominant în tesutul sinovial. Aceasta ar putea avea consecinte pentru celulele dendritice prezente în cele doua locuri (22).
Soarecii cu disturbanta Rel-B dezvolta un fenotip hemopoietic inflamator, anormal. Cei Rel-B (-/-) sunt clinic normali timp de 4-10 saptamâni postnatal, dupa care apar îngrosarea pielii si caderea parului. Leziunile pielii constau în hiperkeratoza si marcata hiperplazie epidermica, iar în derm se observa numeroase celule T CD4+ si eozinofile mixtate cu mai putine T CD8+ si neutrofile. De asemenea are loc cresterea moderata a MHC cl II, a celulelor dendritice si mastocitelor. În pielea soarecilor Rel-B (-/-) creste si expresia citokinelor Th2 corelat cu cresterea nivelului mRNA de eotaxin si CCR3. La acesti soareci încrucisati cu soareci transgenici (care nu au celule T periferice) nu apar dermatite, ceea ce demonstreaza ca leziunile pielii sunt dependente de limfocitele T.
Dermatitele soarecilor Rel-B deficienti au numeroase similaritati cu dermatitele atopice de la om, incluzând infilatrate de T CD4+ si eozinofile în piele si în sânge, ca si Ig E crescute în ser. Deci, soareci Rel-B (-/-) ar putea fi un model de studiu al patogenezei acestor afectiuni alergice comune la om (23).
Un aspect cheie al maturizarii celulelor dendritice este scaderea reglarii capacitatii de procesare a Ag si suprareglarea capacitatii imunostimulatoare. Rel-B este puternic suprareglat în timpul generarii celulelor dendritice imature si macrofagelor. Maturarea celulelor dendritice indusa de citokine duce la o crestere a Rel-B nuclear, p50, p52.
Aceasta suprareglare a factorului NF-kB nu se coreleaza cu nivele mai scazute ale inhibitorului citosolic al acestuia - IkappaB -. În schimb în celulele dendritice mature se exprima puternic IkB cu Bcl-3 (24).


IkB
(Inhibitor kappa B)

IkB-alfa este un reglator dual al factorului de transcriere Rel/NF-kappaB, care retine inactivi în citoplasma, dimerii NF-kappaB carora le inhiba cuplarea la DNA si activitatile transcriptionale intranucleare.
S-au identificat domeniile discret functionale în IkB-alfa responsabile de reglarea în citoplasma si nucleu a c-Rel. Determinantele necesare pentru reglarea c-Rel în nucleu, s-au cartat în domeniul central ankirin al IkB-alfa si în putini aminoacizi încarcati negativ din regiunea C-terminal. Dimpotriva, secventele implicate în reglarea citoplasmatica a reziduurilor c-Rel se gasesc în domeniul N-terminal, dar si în cel central ankirin al IkB-alfa.
S-au demonstrat prin cartare, determinantele N-terminal ale IkB-alfa necesare reglarii citoplasmatice a homodimerilor c-Rel. Astfel, aminoacizii 48-58 din p40/IkB-alfa s-au dovedit esentiali pentru a bloca localizarea nucleara a dimerilor c-Rel, definindu-se o regiune a IkB-alfa, care poate fi reclamata pentru mascarea optima a c-Rel NLS sau pentru exportul nuclear al complexului c-Rel/IkB-alfa. S-a demonstrat astfel, o noua functie a N-terminal al IkB-alfa în controlul localizarii subcelulare a dimerilor Rel/NF-kappaB.
Data fiind implicarea activitatii dereglata a NF-kappaB în tumorile hematopoietice si solide se presupune aparitia alterarilor în acest domeniu al inhibitorului IkB-alfa care ar putea avea severe repercusiuni biologice (25).
Analiza cuplarii DNA a 3 diferiti NF-kB, homodimerii p50, p65 si heterodimerul p50/p65 releva ca NF-kB p50/p65 se cupleaza la locul tinta kappaB DNA al enhancerului Ig-kB cu o afinitate de aproximativ 10 nm.
Homodimerii p50 si p65 se cupleaza în acelasi loc cu aproximativ 5- si respectiv 15 ori afinitate mai scazuta.
Natura izotermilor cuplati indica un mod de cooperare pentru toti cei 3 NF-kB catre tinta DNA. S-a analizat rolul pH si temperaturii asupra formarii complexului heterodimer Ig-kB care cupleaza la tinta DNA Ig-kB în functie de pH, cu cea mai înalta afinitate între 7.0 si 7.5.
Sensibilitatea la mediul ionic si insensibilitatea la temperatura arata ca heterodimerii NF-kB p50/p65 formeaza complexe cu DNA specific într-o maniera condusa entropic (26).
În celulele nestimulate, proteinele Rel/NF-kB sunt sechestrate în citoplasma de catre proteinele inhibitorii kappaB (IkB).
Numerosi stimuli extracelulari precum TNF-alfa induc fosforilarea rapida a IkB la N-terminal al reziduurilor serina ducând la degradarea inhibitorilor astfel încât proteina NF-kB se transloca în nucleu si activeaza expresia genei prin elemente de raspuns kappaB. TNF-alfa ca si alti stimuli induce de asemenea fosforilarea proteinei NF-kB, a proteinei RelA/p65 la serina 529, ceea ce creste activitatea transcriptionala a NF-kB asupra unor reporteri exogeni adaugati. Cazeinkinasa 2 (CK II) interactioneaza cu p65 in vivo iar in vitro poate fosforila p65 la serina 529. Inhibitorul CK II (PD144795) inhiba in vivo fosforilarea p65 indusa de TNF-alfa. De asemenea, asocierea IkappaB-alfa-p65 CKII inhiba fosforilarea p65, degradarea IkB alfa permitând enzimei sa fosforileze p65 pentru un potential crescut de transactivare a NF-kappaB. Se explica astfel abilitatea CKII de a modula cresterea celulara si se prezinta un mecanism în care enzima aceasta poate functiona într-o maniera inductibila (27).
Activitatea factorilor de transcriere este modulata de PK ce raspund de semnal. Factorii de transcriere Rel/NF-kB sunt reglati, cum s-a mentionat, de inhibitorii IkappaB a caror fosforilare cauzeaza degradarea lor, rezultând translocatia nucleara a NF-kB si activarea genelor tinta.
O PK mamaliana de 66 kD cupleaza c-Rel murin atât in vitro cât si in vivo. Kinasa are cel putin doua locuri de cuplare la c-Rel: un substrat specific- prolina directionat spre serina/treonina similar cu kinazele MAP si un domeniu specific fosforilat la C-terminal al c-Rel murin la locul consens ERK (receptorul kinazei externe)(28).
S-a mentionat ca o functie majora a proteinei IkappaB este aceea de a retine proteina Rel în citoplasma. În plus, se crede ca IkappaB detine si functii nucleare, respectiv mentinerea transcrierii genei dependente de NF-kB inductibil, si finalizarea transcrierii inductibile.
Proteina IkB-alfa circula între nucleu si citoplasma utilizând receptorul nuclear de export CRM1. Secventa de export care cupleaza CRM1 s-a identificat în domeniul N-terminal al lkB-alfa, dar nu în al IkB beta sau IkB-epsilon. Retentia în citoplasma a p65 (numita si Rel A) de catre IkB-alfa este dependenta de CRM1p.
În celulele mamaliene COS, inhibarea CRM1 de catre leptomicina B duce la localizarea nucleara a p65 cotransfectat si a IkB-alfa si la relocalizarea nucleara amplificata a p65 endogen în celule.
Se sugereaza ca functia principala a IkB-alfa este de export nuclear mai curând decât de sechestrant citoplasmatic. Se sugereaza, de asemenea, ca nucleul este locul major al asocierii p65-IkB-alfa, loc din care acest complex trebuie sa fie exportat pentru a creia fondul citoplasmatic (29).
Factorii de transcriere ai familiei Rel/NF-kappaB sunt reglatori cheie ai raspunsului imun/inflamator si intervin în proliferarea si supravietuirea limfocitelor si în oncogeneza.
Corelatia absoluta dintre activitatile antiapoptotice si oncogeneza ale Rel/NF-kB si oncoproteinele v-rel semnifica importanta antagonistilor mortii aflati sub control NF-kB. Prosupravietuirea omologului Bcl-2 - Bfl-1(care se mai numeste si A1) este o tinta transcriptionala directa a NF-kB ridicând problema daca acest factor este un reglator specific sau global al autoreglarii mortii în familia Bcl-2. NF-kB regleaza direct expresia inhibitorilor mortii Bcl-2 si activeaza direct expresia Bcl-x(L). În timp ce acesta din urma este supraactivat semnificativ de catre c-Rel si Rel/A, Bcl-2 nu este supraactivat.
Stimulii care activeaza factorii NF-kB endogeni supraregleaza, de asemenea, expresia genei bcl-x, efect antagonizat de un inhibitor al activitatii NF-kB. Expresia lui bcl-x supreseaza apoptoza în prezenta sau absenta activitatii NF-kB. Analiza functionala a bcl-x arata ca acesta este direct controlat de c-Rel.
În concluzie, NF-kB regleaza direct expresia factorilor prosupravietuitori distincti în familia bcl-2, cum sunt Bcl-x(L) si Bfl1/A1, ceea ce creaza posibilitatea ca unii dintre acesti factori sa contribuie la oncogeneza asociati cu activitatea aberanta a Rel/NF-kB (30).
Mecanismele ce controleaza moartea programata a celulelor în timpul dezvoltarii timpurii a limfocitelor B nu sunt deplin întelese. Membrii ambelor familii Bcl-2 legati de apoptoza si factorii de transcriere ai familiei NF-kB sunt diferit exprimati în timpul dezvoltarii limfocitelor B. Totusi, nu s-au constatat interactiuni directe între aceste doua familii.
Linia FL5.12 este un model pentru dezvoltarea progenitorilor limfocitelor B (celule reproductibile) care sufera moartea programata dupa adausul de IL-3. Semnalul de intrare în calea apoptotica este mediat de raportul ratei Bcl-2/Bax, timp în care nivelul lui Bax ramâne constant, rata transcrierii mRNA bcl-2 stabila, iar nivelul proteinei scade. Promotorul bcl-2 prezinta 3 locuri kappaB functionale cu abilitatea de a cupla factori kappaB din extractele nucleare ale liniei FL5.12. NF-kB poate repera transcrierea bcl-2 mediind astfel moartea programata a celulelor pro-B, prin represia transcrierii genei de supravietuire bcl-2. Modificarea ratei bcl-2/bax se face astfel în favoarea complexelor care promoteaza moartea celulara (31).
În celulele WEHI-231, tratamentul cu anti-Ig duce la scaderea activitatii de cuplare a DNA de catre complexul proteic p50/c-Rel/p53 si, pe de alta parte, la amplificarea tranzitiei în activitatea de cuplare a DNA de catre proteina homodimerica p50. Ulterior, aceste celule sufera apoptoza. Deoarece I-kappaB-alfa joaca un rol pivotal în reglarea activitatii complexului Rel/NF-kB, s-a caracterizat natura si cinetica expresiei acestui inhibitor dupa apoptoza indusa de anti-Ig în celulele WEHI-231. Tratarea acestora cu anti-Ig conduce la scaderea nivelului stabil al mRNA IkB-alfa, dar amplifica stabilitatea lui IkB-alfa si prin aceasta, acumularea inhibitorului IkB-alfa atât în citoplasma cât si în nucleu. Concomitent cu cresterea expresiei IkB-alfa se constata si un declin gradual în expresia nucleara a c-Rel. Având în vedere ca c-Rel intervine important în supravietuirea celulelor WEHI-231, se sugereaza ca reglarea posttranscriptionala a IkB-alfa ar putea contribui la apoptoza indusa de anti-Ig în aceste celule (32).
În progenitorii limfocitelor B - model FL5.12 NF-kappa B are o functie apoptotica ca raspuns la TNF-alfa, îndepartarea citokinei inducând translocatia nucleara a NF-kappa B c-Rel(33) unde acesta este apoptotic. Inhibarea activarii NF-kB întârzie moartea programata a celulei indusa de citokina, atât în celulele FL5.12 cât si în celulele B timpuriu transgenice. În plus, micromediul medular reconstituit in vitro abroga modelul apoptotic diferit dintre control si celulele B transgenice.
NF-kappaB protejeaza hepatocitele de apoptoza în timpul dezvoltarii embrionare si al regenerarii ficatului. Activarea lui este mediata prin fosforilarea inhibitorului sau IkB de catre un complex format din doua kinaze; I-kappaB kinaza-1 (IKK1) si I-kappaB kinaza-2 (IKK2). S-a analizat rolul diferit al celor doua kinaze în activarea lui NF-kB din hepatocitele primare de sobolan, activare mediata de TNF-alfa si IL-1-beta. Inductia maxima a activitatii IKK apare la 5 minute dupa tratamentul cu TNF-alfa si la 15 minute dupa tratamentul cu IL-1-beta. IKK activate fosforileaza substratele GST-I-kappaB (1-54) si GST-p65 (354-551), dar nu substratul GST-p65 (354-551) în care o serina a fost substituita de alanina în pozitia 536.
Se conclude ca, IKK2 îndeosebi este mediatorul principal pentru activarea NF-kB indusa de citokine în hepatocitele primare pe care le protejeaza contra apoptozei indusa de TNF-alfa, în timp ce IKK1 nu este reclamata pentru activarea NF-kB (34).


REL/NF-kB în diferite patii

Artrita reumatoida este o afectiune complexa cu implicare în autoimunitatea sistemica si în inflamatia locala. Inflamarea persistenta a membranei sinoviale din articulatii si din tesuturile sinoviale invazive duce la distructia articulatiei. Boala se caracterizeaza prin productia de mediatori inflamatori din care cei mai multi sunt reglati de factori de transcriere. Rel/NF-kB este implicat în fiziologia normala, astfel ca inhibitia lui globala poate contribui la etiologia artritei reumatoide.
Pentru a se examina rolul direct al c-rel si p50 în modele de artrita inflamanta acuta si cronica, s-au folosit soareci fara mutatii în c-rel sau în NF-kB. Astfel, soarecii c-rel (-/-) s-au dovedit rezistenti la artritele induse de colagen, dar raspund normal în modelul de artrita distructiva acuta indusa de BSA/IL-1 metilat. Aceasta sugereaza ca c-rel este reclamata în artrita sistemica si nu în cea locala. Dimpotriva, soarecii p5o (-/-) sunt refractari la artritele cronica si acuta reiesind faptul ca aceasta proteina este esentiala pentru inflamarea locala a articulatiei si implicit pentru distructia ei. În consecinta s-a propus ca subunitatile Rel/NF-kB au roluri distincte în patogeneza artritelor inflamatorii, ceea ce explica blocada terapeutica indusa de aceste subunitati în artritele reumatoide (35).
Inductia NF-kB DNA-binding de catre heterodimerul p65 (RelA)/p50 apare ca raspuns la incubarea celulelor MonoMac 6 cu fluidul sinovial (20% în mediul de cultura) de la 5 din 8 subiecti cu artrita reumatoida, 4 din 5 cu osteoartrita si de la nici unul din 3 cu oligoartrita seronegativa nediferentiata.
Incubarea fluidului sinovial cu anticorpi neutralizanti anti-TNF-alfa, dar nu cu anticorpi anti-IL-6 reduce semnificativ inductia activitatii de cuplare a p65/p50 în fluidul sinovial de la subiectii cu artrita reumatoida si osteoartrita.
În concluzie, activitatea biologica a TNF-alfa în fluidul sinovial de la pacientii cu artrita reumatoida si osteoartrita poate induce cuplarea p65/p50 NF-kB DNA în macrofage.
Independent de TNF-alfa si de alte citokine, în fluidul sinovial este indus un complex ce cupleaza NF-kB. Astfel mediatorii solubili din fluidul sinovial de la cei cu artrita reumatoida si osteoartrita pot modula cuplarea proteinei nucleare la locul de cuplare NF-kB în macrofage intervenind în expresia genei inflamatorii (36).
În artritele reumatoide efectul trombinei asupra activitatii NF-kB în proliferarea celulelor sinoviale, este tranzitoriu prin cuplarea la DNA cu consecinte în degradarea lui IkB-alfa, dar nu a lui IkB-beta. Proliferarea celulelor sinoviale este stimulata în functie de doza de trombina. Cinetica proliferarii celulelor sinoviale indusa de trombina este aproape paralela cu cea a activarii NF-kB.
Complexele de cuplare la DNA induse de trombina sunt formate în principal din p65 si p50 rel si apartin familiei NF-kB. Inhibitorul PKC-calphostim C – represeaza activarea NF-kB indusa de trombina si proliferarea celulelor sinoviale.
În concluzie, trombina stimuleaza proliferarea celulelor sinoviale implicând activarea NF-kB, cel putin în parte, pe o cale mediata de PKC, indicând faptul ca trombina joaca un rol important în hiperplazia sinoviei în artrita reumatoida (37).
Proteinele Rel/NF-kB sunt implicate în limfogeneza si în rezistenta tumorilor limfoide la inductia apoptozei. Alterarile structurale ale genelor NF-kB/rel, NF-kB2, c-rel si bcl3 duc la cresterea activitatii NF-kB/rel. În LLC cu B s-a observat o puternica activitate de cuplare constitutiva a NF-kB/rel care poate contribui la rezistenta contra drogurilor citotoxice. În acest sens s-a studiat organizarea genomica a locusurilor celor 3 gene în 81 afectiuni limfoproliferative cu accent pe LLC cu B (n = 47).
În ciuda rolului NF-kB/rel în maturarea mieloida nu exista evidente privind aparitia de rearanjamente ale NF-kB/rel în sindroamele cronice mieloproliferative. Pacientii (16) cu asemenea sindroame NHL(limfom non-hodgkinian) si MPS (sindrom mieloproliferativ) detin o linie germinala în care au configurat cele 3 gene.
Alterarile structurale ale genelor NF-kB2, c-rel si bcl2 sunt evenimente rare care nu contribuie la transformarea limfoida sau mieloida la majoritatea subiectilor cu NHL si MPS (38).
Cum s-a mentionat, familia factorilor de crestere NF-kB/rel induce numeroase gene implicate în raspunsul imun si inflamator. Folosirea unui model murin al inflamatiei pulmonare indusa de alergeni si hiperactiunea cailor aeriene urmareste ideea daca c-rel promoteaza astmul alergic.
S-a crezut ca c-rel care se exprima în celulele limfoide este foarte important pentru activarea limfocitelor. Ca raspuns la sensibilizarea alergenica, soarecii c-rel (-/-) nu dezvolta inflamatie pulmonara marcata iar în lavajul bronhiolar eozinofilele sau IgE serice totale nu sunt crescute. Pe de alta parte, deficienta în c-rel previne inductia hiperactivarii cailor aeriene.
Soarecii de tip-salbatic tratati cu alergeni releva cuplarea DNA la locusul consens din NF-kB.
Expresia chemokinei MCP-1 este alterata la soarecii c-Rel (-/-) tratati cu alergeni. La acesti soareci, chemokina care este reglata de NF-kB scade fata de soarecii tip-salbatic tratati cu alergeni. Cresterea factorilor de transcriere NF-kB/rel dupa aplicarea alergenilor la soareci de tip-salbatic si scaderea reactiei la alergeni la cei deficienti în c-rel sugereaza ca c-rel promoteaza inflamarea alergica.
Alterarea expresiei chemokinei pulmonare MCP-1 la soarecii c-rel (-/-) poate inhiba inflamatia pulmonara si hiperreactivitatea cailor aeriene indusa de alergeni (39).
Yersinia enterocolitica enteropatogena este o bacterie tinta pentru producerea chemokinei IL-8 proinflamatorie, o importanta chemokina pentru recrutarea leucocitelor polimorfonucleare (PMN). Bacteria este rezistenta la fagocitarea de catre PMN, si de asemenea, este importanta pentru recrutarea acestora fiind parte a strategiei ei patogenice .
Aminoacizii carboxil-terminal 195 ai proteinei de membrana legati la paturi de latex sunt suficienti pentru a determina productia de IL-8. S-a identificat regiunea optima a raspunsului promotorului IL-8 la invazia bacteriana si la elementele de control ce raspund la aceasta. Activarea promotorului IL-8 indusa de invazia bacteriana este mediata de elemente identificate ca fiind NF-kB. La locul NF-kB cupleaza preferential homodimerii Rel p65-p65, dar si unii heterodimeri p50-p65 ca raspuns la stimulul bacterian.
Activarea indusa de invazie se coreleaza cu degradarea IkappaB-alfa si cu inhibarea NF-kB de catre inhibitorii specifici ai activarii, care blocheaza secretia IL-8 indusa de invazie. Aceasta nu depinde însa, de preluarea bacteriei si este independenta de kinaza P13 functionala.
Se descriu în premiera bazele moleculare ale productiei IL-8 determinata de bacteria enteropatogena. Infectia poate avea implicatii pentru desemnarea unei noi terapii directionata contra acestui enteropatogen (40).

*
* *

Factorul de transcriere NF-kB de la vertebrate este indus de peste 150 diferiti stimuli. În stare activa el participa la controlul transcrierii a peste 150 gene tinta. O larga varietate de bacterii si virusuri activeaza NF-kB si deoarece acesta regleaza expresia citokinelor inflamatorii, chemokinelor imunoreceptorilor si moleculelor de adeziune celulara, este numit “mediator central al raspunsului imun uman”. În plus, activarea lui blocheaza apoptoza în câteva tipuri celulare. Asocierea raspunsului la stres cu caile antiapoptotice prin folosirea unui factor de transcriere comun, poate duce la supravietuirea îndelunga a celulelor, dupa stres (41).
La mamifere, proteina Rel/NF-kappaB reprezinta o mica familie de factori transcriptionali care servesc ca reglatori pivotali ai raspunsului imun, inflamator si de faza acuta. Caile ce duc la activare converg catre un complex molecular citoplasmatic unic ce reuneste câteva kinaze si molecule reglatoare.
Experimentele de tintire a genelor au identificat noi roluri pentru NF-kB în dezvoltarea si maturarea precursorilor hematopoietici ca si în functia celulelor mature din sistemul imunitar. Astfel sunt: reglarea ciclului celular, controlul supravietuirii celulelor si legatura între sistemul imunitar înnascut si adaptativ.
Disturbarea functiei Rel/NF-kB este asociata cu variate patologii printre care bolile inflamatorii cronice si neoplazice ofera o baza pentru strategiile terapeutice ale acestora (42).


Rel/NF-kB
(Summary)

Rel/NF-kB is a family of transcription factors proteins which acts on numerous genes implicated in organism defence. The viral partner of c-Rel protooncogene is v-Rel, which produces activ reticuloendoteliosis, leukemias and lymphomas. RelA(p65), one of dimeric constituent of NF-kB, is complexed with RelB (p50), complex which is bloked in cytoplasm by inhibitory protein IkB. After IkB degradation, NF-kB enters in nucleus where it acts on target genes.
Rel/NF-kB has antiapoptotic functions in relationships with BCL family proteins. The genes or proteins NF-kB alterations may disturb cellular cycle, the situations in which appear different diseases like arthritis, inflamations, immunodeficiency or neoplasms.

pagina anterioara     pagina urmatoare

 

© University of Bucharest 2002. All rights reserved.
No part of this text may be reproduced in any form without written permission of the University of Bucharest, except for short quotations with the indication of the website address and the web page.

Comments to: Dumitru Miscalencu
Last update: Octombrie 2002
Text editor&Web design:
Raluca Ovac