רקע
NF-kB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells )
הינו חלבון ממשפחת חלבוני Rel, מהווה גורם שיעתוק (פקטור שיעתוק- הנקשר לרצף DNA ייחודי, הנמצא לפני החלק המקודד של הגן, ובכך משפיע על שיעתוק הגן ל mRNA ). גורם השיעתוק נחשב גורם פליאוטרופי חשוב, אחראי להפעלת גנים שונים.
NF-kB מעורב בתגובות חיסוניות ודלקתיות, בתגובות למצבי דחק וויסות תהליכי התרבות מהירה של תאים (פרוליפרציה) ותהליכי תמותת תאים מתוכננת (אפופטוזיס), גדילה, התמיינות והתפתחות תאים, התפתחות עוברית, פיזיולוגיה של העצם, העור ומערכת העצבים. השראת הפעלה של NF-kB נצפתה גם בעקבות חשיפה למצבים פיזיקליים כמו קרינת גמא או קרינת UV.
החלבון נתגלה ב 1986 כפעיל בעיקר בתאי B של המערכת החיסונית ובתאים לימפוציטים. בהמשך המחקר הסתבר שפעילות אקסוגנית (מחוץ לתא) המשפעלת את NF-kB נצפתה בכמעט, כל סוגי התאים, וכן זוהו אתרי קישור יעודים ל NF-kB בפרומוטורים (אזור קדם שיעתוק) של גנים רבים.
כך, המצאות NF-Kb ופעילותו, חיונית לפעילות מגוונת הנגרמת כתוצאה מגירויים חיצוניים שונים ומהווה אלמנט מרכזי בתהליכים פיזיולוגיים ופתולוגיים מגוונים ובכל סוגי התאים.
בקרת פעילות NF-kB
הגנים השונים המהווים מטרות שפעול על ידי NF-kB, מאפשרים לאורגניזם להגיב באופן אפקטיבי לשינויים
בסביבה החיצונית. משום היותו פקטור תיעתוק של גנים רבים, המשופעל על ידי גירויים מגוונים, מתקיימים מעגלי בקרה רבים המבוססים על אותות תאים, בקרה ציטופלסמטית ובקרת שיעתוק.
חלבון מקבוצת חלבוני IkB's הקשור NF-kB ושומר על המולקולה בקומפלס לא פעיל בציטוזול /
השראת אקטיבציה- של NF-kB נעשית באמצעות פוספורילציה של החלבון המעכב IkB וניתוקו מ NFKB.
בכל מסלולי האיתות בתא, המובילים לשפעול NF-kB ישנה פעילות האנזים IKB קינאז (IKK). האחראי לפוספורילציה של IKB, ניתוקו מהדימר NF-kB ובהמשך דגרגציה שלו.
רגולציה נוספת של פעילות NF-kB מתבצעת על ידי שינויים שלאחר התיעתוק של מרכיבי החלבון NF-kB:
NF-kB, IKB's, ו IKK's, ובתהליכים רב שלביים בציטופלסמה.
מבנה החלבון
– שייך למשפחת חלבונים המהווים פקטורי שיעתוק. ביונקים מורכבת המשפחה מ 5 פקטורים:
בכולם רצף של 300 חומצות אמינו שמורות שתפקידו הוא אתר הקישור של גורם השעתוק עם דנ"א (RHD- Relhomology domain) ורצף בתוך ה RHD הנחוץ לדימריזציה, לקישור ל DNA, לאינטראקציה עם IkB's וכן גם ולצורך מעבר לתוך הגרעין.
מבנים גבישיים של ההומודימר p-50 ושל ההטרודימרים p50/p-65 הנקשרים ל DNA מראים
שהקצה האמיני של RDH מתווך קישור ייחודי של NF-kB ל DNA, רצף קונצנזוס (רצף DNA שמרכיב את הגורם השעתוק השמור, שחוזר על עצמו בכל מיני אורגניזמים) מצוי באלמנטים רגולטורים של הגנים .
האתר שגובש בקריסטלוגרפיה- מבנה NF-Kb p-50- האתר העיקרי לקישור עם ה DNA
בערך זה נשים דגש על אתר הקישור של NFkB בדנ"א - אתר זה נקרא P50
p50 הומודימר של NFkB הקשור ל DNA, נמצא בגרעין של מספר סוגי תאים. אחת המטרות החשובות של החלבון הוא אתר MHC (major histocompatibility complex ).
האזור ההומולוגי של RHD מאופיין בשני אתרי beta-barrel, אשר נקשרים ל DNA באזור ה major groove.
שני הדומיינים נקשרים לשלד ה DNA כאשר, הקצה ה amino-terminal domain (ATD) יוצר לולאת
היכרות המגיבה עם בסיסי ה DNA. ה C-terminal domain אתר דימריזציה המתקשר עם IkB.
ב P50 של NFkB יש כ 435 שיירי חומצות אמינו.
הרפרסור p105 כולל רצף ankyring repeats ב C-terminal. הסרה פרוטאוליטית של רצף זה
תאפשר הובלת p50 אל הגרעין.
ה RHD של p50 כולל שני דומיינים מרוחקים:
הקטן יותר C-terminal domain(245-366) יוצר את שטח המגע ומספר גדול של אינטראקציות פוספט עם
הDNA.
הגדול יותר N-terminal region , מכיל שיירים (2-244) המתקשרים עם בסיסי ה DNA.
השיירים 43-244 נראים היטב בקריסטלוגרפיה.
שיירים 160-205 אינם חלק מרצף הקונצנזוס של Rel, והם יוצרים מבנה קומפקטי של alpha helix
חלקי, בתוך הדומיין.
המקטע הקצר המחבר בין שני הדומיינים משמש כציר, משום שהדימר אוחז ב 11 זוגות בסיסי ה
DNA כלסתות וצריך להיפתח כדי לעטוף את הסליל הכפול.
היכרות ה DNA עם הNF-kB p50 :
דיאגרמה סכמטית של האינטראקציות הפולריות בין p50 ו 11bp של ה DNA. אינטראקציות בין החלבון לבין ה DNA מסומנות בחיצים. אינטראקציות בתוך החלבון מסומנות בקים. His 67, His 144, Lys 244- אינם זהים בין p50 ל p65.
הסליל הכפול של ה DNA הנמצא באנטראקציה עם
NF-Kb P50: הכיפוף הסלילי בקו מודגש, ה DNA "מתכופף" לכיוון הדומיינים הממוקמים בסמוך
ל major groove בצד ימין של ה DNA.
Image:מודל האתר הפעיל
דף עבודה לתלמיד
דף עבודה לתלמיד
מקורות מידע
1. ;Müller CW, Rey FA, Sodeoka M, Verdine GL, Harrison SC (January 1995). "Structure of the NF-kappa B p50 homodimer bound to DNA". Nature.
2. https://www.creative-diagnostics.com/The-NF-kB-Signaling-Pathway.htm
3. The NF-kappaB family of transcription factors and its regulation.
4. The complexity of NF-κB signaling in inflammation and cancer
