NF-κB
NF-κB (engl. nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) je obitelj proteinskih kompleksa transkripcijskih faktora koji sudjeluju u transkripciji DNK, proizvodnji citokina i potiču stanično preživljenje. NF-κB nalazi se u stanicama većine životinja.[1] Djeluje u sklopu staničnog odgovora na različite podražaje, poput vezanja citokina, prisutnosti slobodnih radikala, teških metala, UV zračenja, oksidiranog LDL proteina te brojnih bakterijskih i virusnih antigena. Proteini iz obitelji NF-κB imaju ključnu ulogu u regulaciji imunosnog odgovora na infekciju. Nepravilna regulacija procesa vezanih uz nastanak i smatanje NF-κB implicirana je u bolestima i patološkim promjenama poput raka, upalnih i autoimunih bolesti, sepse, virusne infekcije te nepravilnog razvoja imunosnog sustava.[2][3][4]
Identificirano je 5 proteina koji su članovi obitelji NF-κB, raspoređenih u dvije klase:
| Klasa | Protein | Prekursor | Gen | Molekularna masa (kDa) |
| I | NF-κB1 | p105 → p50 | NFKB1 | p105 = 105 kDa [5] [6]
p50 = 50 kDa [5] [6] |
| NF-κB2 | p100 → p52 | NFKB2 | p100 = 100-120 kDa [7]
p52 = 52 kDa [7] | |
| II | RelA | p65 | RELA | 65 kDa [8] |
| RelB | RELB | 62-65 kDa [9] | ||
| c-Rel | REL | 68-69 kDa [10] |
Pojedini proteini NF-κB obitelji djeluju kao podjedinice cjelovitog i funkcionalnog NF-κB transkripcijskog faktora spajanjem u komplekse sastavljene od dva istovrsna (homodimer) ili različita (heterodimer) proteina. NF-κB najčešće se povezuje kao heterodimer, a najzastupljeniji je transkripcijski aktivan kompleks p65/p50.[5]
Transaktivacijska domena omogućuje inicijaciju transkripcije interakcijom s koaktivatorima poput CBP i p300.
Domene s ankirinskim ponavljanjima (prisutne u proteinima NF-κB obitelji klase I) imaju ulogu u regulaciji i kontroli funckije NF-κB, ali njihova funkcija izraženija je u srodnim proteinima, posebno inhibitorima NF-κB – IκB[7].
Ključni aminokiselinski ostatci za prepoznavanje i vezanje molekule DNK, prisutni u aktivnom mjestu NF-κB su arginin, tirozin, lizin i glutaminska kiselina. U različitih članova obitelji proteina NF-κB pozicije aminokiselinskih ostataka u aktivnom mjestu se mijenjaju, ali 4 osnovne aminokiseline prisutne su u svih članova i ključne su za ostvarivanje funkcije i vezanje u veliki utor molekule DNK.[8] [9]
Mutacije gena koji kodiraju za te ostatke mogu uzrokovati poremećenu funckiju NF-κB, kao potpuni izostanak mogućnosti vezanja na DNK.
U mirovanju, NF-κB se nalazi u citoplazmi, vezan za inhibitore iz obitelji IκB. Nakon aktivacije putem različitih vanjskih signala, dolazi do fosforilacije i razgradnje IκB, što omogućuje translokaciju NF-κB-a u jezgru.
Kanonski put aktivira se pro-upalnim citokinima poput TNF-α, IL-1, te putem Toll-like receptora (TLR). Ovaj signalni put uključuje aktivaciju IKK kompleksa (IκB kinaza), koji fosforilira IκBα i označava ga za razgradnju putem proteasoma.[10]
Nekanonski put aktivira se receptorima poput CD40, BAFF-R i LTβR, uglavnom u limfoidnim stanicama. Umjesto trenutne razgradnje IκB, ovaj put uključuje proteolitičku obradu p100 u p52, koji zatim tvori dimer s RelB i aktivira drugačiji skup gena.[7]
Nakon ulaska u jezgru, NF-κB se veže svojim RHD domenama na κB sekvence (najčešće GGGACTTTCC) u promotorskoj regiji ciljanih gena i regrutira brojne transkripcijske faktore i koaktivatore poput CBP/p300, koji acetiliraju histone što omogućava otvaranje kromatina te dolazak RNK polimeraze II na DNK. Vezanje DNK polimeraze II pospješuje i medijatorski kompleks kojeg također poziva NF-κB i na taj način započinje transkripcija.[11]
NF-κB regulira ekspresiju upalnih citokina poput IL-6, TNF-α, IL-1β koji su ključni za koordinaciju imunološkog odgovora, adhezivnih molekula važnih za privlačenje imunoloških stanica na mjesto infekcije te anti-apoptotskih gena, npr, Bcl-2, Bcl-xL, IAPs, bitnih za preživljavanje stanica za vrijeme stresa ili upale. Također, regulira i ekspresiju gena koji potiču ili blokiraju proliferaciju stanica, pa tako razlikujemo pozitivnu i negativnu regulaciju staničnog ciklusa. Većinu vremena NF-κB potiče pozitivnu regulaciju tako što aktivira ekspresiju gena za cikline i faktore rasta (ciklina D1, c-Myc) koji potiču proliferaciju i rast stanica, no u trenucima upale i oštećenja DNK NF-κB započinje negativnu regulaciju staničnog ciklusa na način da potiče ekspresiju molekula kao što je GADAD45β ili inhibitora ciklin-ovisnih kinaza koji će blokirati stanični ciklus sve dok ne dođe do popravka DNK ili smanjenja upale.[10][11]
Njegova aktivnost mora biti strogo regulirana jer kronična aktivacija može dovesti do bolesti poput autoimunih poremećaja, kronične upale i karcinoma.[10]
Elektroforetska analiza pomaka mobilnosti (engl. Electrophoretic Mobility Shift Assay, skraćeno EMSA) laboratorijska je metoda koja se koristi za proučavanje interakcija između proteina i DNK, posebno u kontekstu identifikacije aktivnosti transkripcijskih fakotra, kao što je NF-κB. Ova metoda omogućuje detekciju specifičnog vezanja proteina na DNK sekvence, što je ključno za razumijevanje regulacije genske ekspresije.
Osnovni princip EMSA metode zasniva se na činjenici da se kompleks DNK-protein, zbog svoje veće molekulske mase, kreće sporije kroz nativni (ne-denaturirajući) poliakrilamidni gel u usporedbi s nevezanom (slobodnom) DNK. Time se omogućuje razdvajanje slobodne DNK od kompleksa protein-DNK, a pomaknuti bend označava prisutnost specifične interakcije.
U standardnom eksperimentalnom postupku, nuklearni proteini izolirani iz stanica inkubiraju se sa specifičnom DNK koja sadrži prepoznajnu sekvencu za transkripcijski faktor od interesa (npr. NF-κB). DNK prethodno je označena radioaktivno ili fluorescentno radi kasnije detekcije.
Na priloženoj slici prikazana je primjena EMSA metode za analizu aktivnosti transkripcijskog faktora NF-κB u različitim humanim staničnim linijama: A375 (melanom), MCF-7 (rak dojke), SW480 (rak debelog crijeva), OVCAR-3 (rak jajnika). Stanice su tretirane različitim kemoterapeuticima poput doksorubicina (Dox), cisplatina (Cis), 5-fluorouracila (5FU), etopozida (Etop) i paklitaksela (Pac), uz dodatak TNF-α, poznatog aktivatora NF-κB signalnog puta. U uzorcima je dodan i spoj NO-Cbl, potencijalni inhibitor signalnog puta NF-κB. U kontrolnim uzorcima (označenim kao U) vidljivo je osnovno stanje aktivacije NF-κB. Pojasevi označeni kao NF-κB predstavljaju DNA-protein kompleks, a njihova prisutnost i intenzitet upućuju na stupanj aktivacije transkripcijskog faktora. Tamniji, pomaknuti pojasevi označavaju povećanu aktivnost, dok slabiji ili odsutni pojasevi ukazuju na inhibiciju signalnog puta, moguće zbog učinka kemoterapeutika ili inhibitora NO-Cbl. Niže pozicionirani pojas označava slobodnu, nevezanu DNA.
EMSA je značajna metoda u molekularnoj biologiji i biomedicinskim istraživanjima jer omogućuje praćenje signalnih puteva unutar stanica, kao i razumijevanje djelovanja lijekova i eksperimentalnih spojeva na gensku regulaciju. Budući da NF-κB sudjeluje u regulaciji staničnog preživljavanja, proliferacije, upale i imunološkog odgovora, njegova aktivnost je predmet brojnih istraživanja, osobito u kontekstu razvoja antitumorskih terapija.[12]
Deregulacija NF-κB signalnog puta sudjeluje u razvoju brojnih bolesti:
- Upalne bolesti: reumatoidni artritis, Crohnova bolest
- Karcinomi: limfomi, karcinom dojke, kolorektalni karcinom
- Virusne infekcije: virus HIV i Epstein–Barr virus aktiviraju NF-κB za poticanje vlastite replikacije [15].
NF-κB je stoga značajna meta u razvoju novih protuupalnih i antitumorskih terapija.
Kod difuznog velikog B-staničnog limfoma (DLBCL), osobito ABC podtipa, dolazi do stalne aktivacije NF-κB puta, što potiče sintezu IL-6 i IL-10. Ovi citokini aktiviraju JAK/STAT3 signalni put, koji dovodi do ekspresije gena važnih za proliferaciju, angiogenezu i izbjegavanje imunosnog nadzora.[13]
Novi lijekovi, poput dimetil fumarata (DMF), djeluju inhibicijom oba signalna puta – NF-κB i STAT3 – što rezultira zaustavljanjem rasta tumora.[13]
- ↑ NF-kB Transcription Factors | Boston University. www.bu.edu. Pristupljeno 3. lipnja 2025.
- ↑ a b c Gilmore, T D. 30. listopada 2006. Introduction to NF-κB: players, pathways, perspectives. Oncogene (engleski). 25 (51): 6680–6684. doi:10.1038/sj.onc.1209954. ISSN 0950-9232
- ↑ a b Brasier, Allan R. 2006. The NF-κB Regulatory Network. Cardiovascular Toxicology (engleski). 6 (2): 111–130. doi:10.1385/CT:6:2:111. ISSN 1530-7905
- ↑ a b Perkins, Neil D. Siječanj 2007. Integrating cell-signalling pathways with NF-κB and IKK function. Nature Reviews Molecular Cell Biology (engleski). 8 (1): 49–62. doi:10.1038/nrm2083. ISSN 1471-0072
- ↑ a b Biancalana, Matthew; Natan, Eviatar; Lenardo, Michael J.; Fersht, Alan R. Rujan 2021. NF‐κB Rel subunit exchange on a physiological timescale. Protein Science (engleski). 30 (9): 1818–1832. doi:10.1002/pro.4134. ISSN 0961-8368. PMC 8376415 Provjerite vrijednost parametra
|pmc=(pomoć). PMID 34089216 Provjerite vrijednost parametra|pmid=(pomoć) - ↑ Concetti, Julia; Wilson, Caroline L. 7. rujna 2018. NFKB1 and Cancer: Friend or Foe?. Cells (engleski). 7 (9): 133. doi:10.3390/cells7090133. ISSN 2073-4409. PMC 6162711. PMID 30205516
- ↑ a b Ghosh, Sankar; Hayden, Matthew S. Studeni 2008. New regulators of NF-κB in inflammation. Nature Reviews Immunology (engleski). 8 (11): 837–848. doi:10.1038/nri2423. ISSN 1474-1733
- ↑ Huxford, T.; Ghosh, G. 1. rujna 2009. A Structural Guide to Proteins of the NF- B Signaling Module. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology (engleski). 1 (3): a000075–a000075. doi:10.1101/cshperspect.a000075. ISSN 1943-0264. PMC 2773632. PMID 20066103
- ↑ Müller, Christoph W.; Rey, Félix A.; Sodeoka, Mikiko; Verdine, Gregory L.; Harrison, Stephen C. Siječanj 1995. Structure of the NF-κB p50 homodimer bound to DNA. Nature (engleski). 373 (6512): 311–317. doi:10.1038/373311a0. ISSN 0028-0836
- ↑ a b c Hoesel, Bastian; Schmid, Johannes A. 2. kolovoza 2013. The complexity of NF-κB signaling in inflammation and cancer. Molecular Cancer. 12 (1): 86. doi:10.1186/1476-4598-12-86. ISSN 1476-4598. PMC 3750319. PMID 23915189
- ↑ a b Hayden, Matthew S.; Ghosh, Sankar. Veljača 2011. NF-κB in immunobiology. Cell Research (engleski). 21 (2): 223–244. doi:10.1038/cr.2011.13. ISSN 1748-7838. PMC 3193440. PMID 21243012
- ↑ a b Bauer, Joseph A.; Lupica, Joseph A.; Szugye, Heidi; Morrison, Bei H.; Haney, Rebecca M.; Masci, Rhonda K.; Lee, Rebecca M.; DiDonato, Joseph A.; Lindner, Daniel J. 12. prosinca 2007. Nitrosylcobalamin Potentiates the Anti-Neoplastic Effects of Chemotherapeutic Agents via Suppression of Survival Signaling. PLOS ONE (engleski). 2 (12): e1313. doi:10.1371/journal.pone.0001313. ISSN 1932-6203. PMC 2117345. PMID 18074035
- ↑ a b Schmitt, Anja; Xu, Wendan; Bucher, Philip; Grimm, Melanie; Konantz, Martina; Horn, Heike; Zapukhlyak, Myroslav; Berning, Philipp; Brändle, Marc; Jarboui, Mohamed-Ali; Schönfeld, Caroline. 19. travnja 2021. Dimethyl fumarate induces ferroptosis and impairs NF-κB/STAT3 signaling in DLBCL. Blood. 138 (10): 871–884. doi:10.1182/blood.2020009404. ISSN 0006-4971