Киназа IκB ( киназа IkappaB или IKK ) представляет собой ферментный комплекс, который участвует в распространении клеточного ответа на воспаление [1] , в частности, в регуляции лимфоцитов.
Ферментный комплекс киназы IκB является частью каскада передачи сигнала NF-κB . Белок IκBα (ингибитор ядерного фактора каппа B) инактивирует фактор транскрипции NF-κB , маскируя сигналы ядерной локализации (NLS) белков NF-κB и сохраняя их секвестрированными в неактивном состоянии в цитоплазме. [2] [3] [4] В частности, IKK фосфорилирует ингибирующий белок IκBα. [5] Это фосфорилирование приводит к диссоциации IκBα от NF-κB. NF-κB, который теперь свободен, мигрирует в ядро и активирует экспрессию по меньшей мере 150 генов; некоторые из которых являются антиапоптотическими.
В энзимологии киназа IκB ( EC 2.7.11.10) — это фермент , катализирующий химическую реакцию :
Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АТФ и белок IκB , тогда как двумя его продуктами являются АДФ и фосфопротеин IκB.
Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , в частности, тех, которые переносят фосфатную группу на атом кислорода боковой цепи остатков серина или треонина в белках ( протеин-серин/треониновые киназы ). Систематическое название этого класса ферментов — АТФ:[IκB белок] фосфотрансфераза.
Комплекс киназы IκB состоит из трех субъединиц, каждая из которых кодируется отдельным геном:
Субъединицы α и β вместе каталитически активны, тогда как субъединица γ выполняет регуляторную функцию.
Субъединицы киназ IKK-α и IKK-β гомологичны по структуре, состоят из домена киназы, а также доменов димеризации лейциновой молнии и спираль-петля-спираль , а также домена связывания NEMO (NBD) на карбоксильном конце. [6] Мутационные исследования выявили идентичность аминокислотной последовательности NBD как лейцин-аспартат-триптофан-серин-триптофан-лейцин, кодируемой остатками 737-742 и 738-743 IKK-α и IKK-β соответственно. [7] Регуляторная субъединица IKK-γ, или NEMO, состоит из двух доменов спиральной спирали , домена димеризации лейциновой молнии и домена связывания цинкового пальца . [6] В частности, NH2-конец NEMO связывается с последовательностями NBD на IKK-α и IKK-β, оставляя остальную часть NEMO доступной для взаимодействия с регуляторными белками. [7]
Активность киназы IκB необходима для активации членов семейства факторов транскрипции ядерного фактора-kB (NF-κB), которые играют фундаментальную роль в иммунорегуляции лимфоцитов. [6] [8] Активация канонического или классического пути NF-κB начинается в ответ на стимуляцию различными провоспалительными стимулами, включая липополисахарид (ЛПС), экспрессируемый на поверхности патогенов, или высвобождение провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли (ФНО) или интерлейкин-1 (ИЛ-1). После стимуляции иммунных клеток каскад передачи сигнала приводит к активации комплекса IKK, событие, характеризующееся связыванием NEMO с гомологичными субъединицами киназы IKK-α и IKK-β. Комплекс IKK фосфорилирует остатки серина (S32 и S36) в аминоконцевом домене ингибитора NF-κB (IκBα) при активации, что приводит к его убиквитинированию и последующей деградации протеасомой . [ 5] Деградация IκBα высвобождает прототипический димер p50-p65 для транслокации в ядро, где он связывается с сайтами κB и направляет транскрипционную активность, зависящую от NF-κB. [8] Целевые гены NF-κB можно дифференцировать по их различным функциональным ролям в иммунорегуляции лимфоцитов, и они включают положительные регуляторы клеточного цикла, антиапоптотические и факторы выживания, а также провоспалительные гены. В совокупности активация этих иммунорегуляторных факторов способствует пролиферации, дифференциации, росту и выживанию лимфоцитов. [9]
Активация комплекса IKK зависит от фосфорилирования остатков серина в домене киназы IKK-β, хотя фосфорилирование IKK-α происходит одновременно в эндогенных системах. Привлечение киназ IKK регуляторными доменами NEMO приводит к фосфорилированию двух остатков серина в петле активации IKK-β, перемещая петлю активации от каталитического кармана, тем самым открывая доступ к АТФ и пептидным субстратам IκBα. Кроме того, комплекс IKK способен подвергаться транс-автофосфорилированию, где активированная субъединица киназы IKK-β фосфорилирует свою соседнюю субъединицу IKK-α, а также другие неактивные комплексы IKK, что приводит к высоким уровням активности киназы IκB. После фосфорилирования IκBα, опосредованного IKK, и последующего снижения содержания IκB активированные субъединицы киназы IKK подвергаются обширному карбокси-концевому аутофосфорилированию , достигая состояния низкой активности, которое в дальнейшем подвержено полной инактивации фосфатазами, как только ослабевает воспалительная сигнализация. [5]
Хотя функционально адаптивный в ответ на воспалительные стимулы, дерегуляция сигнализации NF-κB использовалась при различных болезненных состояниях. [5] [6] [7] [8] [9] [10] Повышенная активность NF-κB в результате конститутивного фосфорилирования IκBα, опосредованного IKK, наблюдалась при развитии атеросклероза , астмы , ревматоидного артрита , воспалительных заболеваний кишечника и рассеянного склероза . [8] [10] В частности, конститутивная активность NF-κB способствует непрерывной воспалительной сигнализации на молекулярном уровне, что фенотипически транслируется в хроническое воспаление. Кроме того, способность NF-κB одновременно подавлять апоптоз и способствовать непрерывному росту и пролиферации лимфоцитов объясняет его тесную связь со многими типами рака. [8] [9]
Этот фермент участвует в 15 путях, связанных с метаболизмом : сигнализация MapK , апоптоз , сигнализация Toll-подобных рецепторов , сигнализация рецепторов Т-клеток , сигнализация рецепторов В-клеток , сигнализация инсулина , сигнализация адипокинов , сахарный диабет 2 типа , сигнализация эпителиальных клеток при Helicobacter pylori , рак поджелудочной железы , рак предстательной железы , хронический миелоидный лейкоз , острый миелоидный лейкоз и мелкоклеточный рак легких .
Ингибирование киназы IκB (IKK) и киназ, связанных с IKK, IKBKE (IKKε) и TANK-связывающей киназы 1 (TBK1), исследовалось в качестве терапевтического варианта для лечения воспалительных заболеваний и рака. [11] Низкомолекулярный ингибитор IKK-β SAR113945, разработанный Sanofi-Aventis, был оценен у пациентов с остеоартритом коленного сустава. [11] [12]
