Различная роль киназ IKK1, IKK2

IKK2 Gene Essential for Liver Development
Jim Kling
The Scientist 15[13]:20, Jun. 25, 2001

1. F. Mercurio et al., "IKK-1 and IKK-2: Cytokine-activated I-κB kinases essential for NF--κB activation," Science, 278:860-6, 1997.

2. Q. Li et al., "Complete lack of NF--κB activity in IKK1 and IKK2 double deficient mice: Additional defect in neurulation," Genes and Development, 14[14]:1729-33, 2000.

3. Q. Li et al., "IKK1-deficient mice exhibit abnormal development of skin and skeleton," Genes and Development, 13[10],1322-8, 1999.

Центральная молекула регуляции иммунного ответа, роста и развития NF-κB активизирует множество генов, вовлекаемых в эти жизненно важные процессы. Будучи в неактивном состоянии молекулы NF-κB находятся в цитоплазме и блокируются белками I-κB (I-κBα and I-κBβ), не позволяющими им входить в ядро. При фосфорилировании I-κBα с помощью киназного комплекса молекулы NF--κB освобождаются, что позволяет им входить в ядро и инициировать транкрипцию. Этот киназный комплекс содержит две киназы IKK1 и IKK2, имеющих две идентичные в отношении к IKKb I-κB активности. В данной работе обнаружено, что киназа IKK2 является существенной для развития печени.

Группа начала исследование с киназы IKK2, т. к. ген киназы IKK1 не был еще клонирован ( теперь клонирован¹). Оказалось, что они сильно различаются.

Были созданы нокаутные по гену IKK2 мыши и установлено, что в период между 12-13 днем и 13-14 днем беременности животные гибнут в результате апоптоза клеток печени, вероятно, вследствие действия фактора некроза опухоли α (TNFα). Ген IKK1 не может восполнить отсутствие активности IKK2. Нокаутные по гену IKK1 мыши погибают сразу после рождения^2,3, конечности их укорочены. Животные с двумя нокаутными генами погибали на 9-12 день беременности, причем нервная трубка у них в области заднего мозга оставалась незамкнутой. Таким образом, эти белки регулируют молекулы NF--κB, которые в свою очередь необходимы для активности может быть сотен генов воспалительной реакции, и могут влиять на развитие нервной системы.

Очевидно, что киназы IKK1 и IKK2 имеют больше субстратов, имеют еще и другие биологические функции. Verma с коллегами используют мышиные клетки с двумя нокаутными генами с целью исследовать, какие белки фосфорилируются в ответ на специфические сигналы.

Yamamoto, Y. et al. Histone H3 phosphorylation by IKKα is critical for cytokine-induced activation of NF-κB-regulated genes. Nature 423, 655-659 (2003) | Article | PubMed | ChemPort

Anest, V. et al. A nucleosomal function for IκB kinase α in NF-κB-dependent gene expression. Nature 423, 659-663 (2003) | Article | PubMed | ChemPort

Недавние исследования показали, что IKKα м. участвовать в цитокинами индуцированной, NF-κB-зависимой регуляции генов, независимо от IKKβ. Обе группы установили, что эта роль скорее всего является ядерной, т.к. индукция цитокинами вызывает накопление в ядре IKKα, но не IKKβ. Был использован chromatin immunoprecipitation assays (ChIPs) и было показано, что в ответ на стимуляцию tumour-necrosis factor (TNF)-α, IKKα рекрутируется на промоторы генов, чувствительных к NF-κB.

Т.к. взаимодействия между коактиваторным CREB-binding protein (CBP) и NF-κB субъединицей p65 оказались важными для активации NF-κB, то Gaynor и др. попытались установить, может ли IKKα функционировать посредством формирования комплекса с этими колактиваторами. И в самом деле, IKKα взаимодействует с CBP, но не с p65. Обе группц показали, что в p65^-/- клетках, IKKα не рекрутируется на NF-κ>B-регулдируемые промоторы, указывая тем самым, что p65 необходим для ассоциации с IKKα–промотором.

Учитывая, что модификации гистона H3 скоррелированы с активной экспрессией генов, группы Gaynor и Baldwin применили ChIP подходы, используя антитела к фосфорилированному гистону H3, и нашли, что кинетика рекрутирования IKKα и фосфорилирования гистонового H3 серина (Ser) 10 коррелируют и что TNF-α-индуцированное фосфорилирование Ser10 исчезает из IKKα^-/- клеток. Индуцированное цитокинами фосфорилирование гистона H3, как полагают, обусловлено прямой киназной активностью IKKα, т.к. IKKα (но неIKKβ) фосфорилирует H3 по Ser10.

Было предположено, что фосфорилирование гистона H3 м. обусловливать рекрутирование активности histone acetyltransferase (HAT). В самом деле, оба типа модификаций гистона H3 снижены в IKKα^-/- клетках, это говорит о том. что IKKα-опосредованное фосфорилирование Ser10 является, по-видимому, важным для последующего ацетилирования lysine (Lys) 14 в гистоне H3. Используя ChIP assays и модифицированные антитела к гистону H3, Gaynor и др. показали, что стимуляция цитокинами клеток дикого типа ведет к усилению ассоциации IKKα с промотором и фосфорилирования Ser10 и ацетилирования Lys14 гистона H3. CBP обладает HAT активностью и в IKKβ^-/- клетках, ассоциация и CBP и ацетилированного гистона H3 снижена, это указывает на то, что CBP м. обеспечивать HAT активность, которая ответственна за ацетилирование Lys14. ThВзаимодействие IKKα и CBP обеспечивает эффективный путь фосфорилирования и последующего ацетилирования гистона H3, это ведет к цитокин-индуцированной активации экспрессии NF-κB-управляемых генов.

Авт. полагают, что их находки идентифицировали IKKα как важного игрока в экспрессии NF-κB-регулируемых генов, тем самым добавляется новая роль к уже известным регуляторным функциям IκB киназ в этом процессе.

Сайт создан в системе uCoz