1.1 .Tầm quan trọng và ý nghĩa của vấn đề cần nghiên cứu
1.2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
1.2.5. Hoạt tính điều hòa yếu tố nhân kapp aB (NF-B)
Được phát hiện đầu tiên bởi Sen & Baltimore vào năm 1986, NF-κB (Nuclear factor-kappa B) lúc đầu được xem như là yếu tố nhân (yếu tố phiên mã) của riêng tế bào B (tế bào lympho B có chức năng sản xuất kháng thể liên kết tác nhân gây bệnh), sau này chúng không chỉ được tìm thấy trong tế bào B mà còn trong rất nhiều loại tế bào khác nhau. Hiện nay đã có 5 thành viên của họ NF-κB được xác định: p105/p50 (nfkb1), p100/p52 (nfkb2), p65 (RelA), RelB và c-Rel. Một đặc trưng quan trọng của NF-κB là tất cả các thành viên của họ này đều bảo tồn được một vùng (domain) Rel giống nhau. Domain này chứa khoảng 300 amino acid chịu trách nhiệm chính cho quá trình gắn với DNA, nhị phân hóa và tương tác với IκB - chất ức chế nội bào của NF-κB [15].
Vai trò của yếu tố nhân NF-κB bao gồm:
(i) Điều hòa quá trình sao mã của rất nhiều loại tế bào khác nhau trong đáp ứng với các kích thích như viêm và miễn dịch;
(ii) Hoạt hóa NF-κB cũng đóng vai trò quan trọng trọng quá trình chống virus của tế bào thông qua điều hòa hoạt động của gene mã hóa cho interferon;
(iii)Trong hầu hết các loại tế bào thì NF-κB điều hòa các tín hiệu sống sót của tế bào. Tuy nhiên trong một số trường hợp, yếu tố này lại gây nên chết tế bào theo chương trình apoptosis;
(iv)Quá trình điều hòa bất hợp lý của NF-κB là nguyên nhân gây nên nhiều bệnh lý khác nhau như ung thư, thoái hóa thần kinh, viêm khớp, hen phế quản…..
(v) NF-κB cũng đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình phát triển bình thường của phôi thai. Rối loạn điều hòa NF-κB là nguyên nhân của nhiều dị tật bẩm sinh [15].
Yếu tố nhân kappa B, NF-κB, là một yếu tố sao mã thiết yếu kiểm soát quá trình biểu hiện gen mã hóa của các cytokine tiền viêm trong quá trình sinh lý bệnh viêm và ung thư. Khi tế bào ở trạng thái nghỉ, NF-κB tồn tại trong bào tương ở dạng tương tác không đồng hóa trị với các protein IκB (IκB-, IκB-, IκB-𝛾, IκB-ε, Bcl-3, p100 và p105). Tất cả các IκB này đều chứa các đoạn lặp lại là ankyrin. Các ankyrin này điều hòa quá trình gắn kết giữa IκB - NF-κB và tương tác với một vùng trên RHD của NF-kB do đó che mất phần NLS (nuclear localization sequence) nên phân tử NF- κB không thể di chuyển từ bào tương vào nhân được. Những tác nhân hoạt hóa NF-κB gây nên quá trình phosphoryl hóa các IκB. Kết quả là IκB bị giáng hóa bởi quá trình thủy phân protein hoặc bị phân hủy do các proteasome hay các protease khác. Khi đó các NF-κB sẽ được giải phóng, đi vào nhân tế bào và kích hoạt quá trình sao mã tại đây [23]. Sự kích hoạt sai lệch tín hiệu NF-κB có liên quan đến các bệnh viêm như viêm khớp dạng thấp và hen suyễn và một số bệnh chuyển hóa.
Tín hiệu NF-κB được biết là có liên quan đến nhiều bệnh viêm khác nhau; do vậy, có nhiều phương thức điều trị đối với các bệnh viêm hướng đích là blocking hoạt động của NF-κB. Ví dụ như ức chế hoạt động kinase IKK: Các loại thuốc như aspirin và salicylate có khả năng ức chế đặc hiệu IKK, do đó ngăn ngừa sự phosphoryl hóa của IκBα. Thứ hai, ức chế hoạt động protease: Các loại thuốc như PS-341 và lactacystin ức chế phức hợp proteasome 26S, do đó ức chế thủy phân IκBα. Thứ ba, ức chế chuyển vị nhân tế bào: Các loại thuốc như tacrolimus ngăn chặn các tiểu đơn vị NF-κB p65 (RelA), p50, c-Rel và các thành viên khác của nhóm này di chuyển vào trong nhân. Cuối cùng, ức chế sự gắn kết DNA: Các loại thuốc như glucocorticoid và chất chủ vận PPAR có khả năng ngăn chặn các tiểu đơn vị NF-κB gắn các gen mục tiêu và do đó ức chế sự phiên mã.
Mặt khác, khi viêm không lành dễ chuyển sang giai đoạn viêm mạn tính và nhiều nghiên cứu đã chứng minh có mối liên hệ giữa viêm mạn tính và nguy cơ ung thư cao thông qua yếu tố NF-κB. Liên quan tới bệnh ung thư, NF-κB có vai trò là yếu tố điều hòa biểu hiện của những gen kiểm soát sự tăng sinh và sống sót của tế bào. Như vậy, nhiều loại khối u khác nhau của con người do sự kiểm soát sai NF- κB: NF-κB hoạt động giúp biểu hiện của các gen giữ cho tế bào tăng sinh và bảo vệ tế bào khỏi các điều kiện kích ứng quá trình chết theo chương trình apoptosis. Trong ung thư, các protein kiểm soát tín hiệu NF-κB bị đột biến hoặc biểu hiện bất thường dẫn đến sự phối hợp không hoàn thiện giữa các tế bào ác tính và phần còn lại của cơ thể sinh vật. Điều này dẫn tới việc hệ thống miễn dịch loại bỏ không hiệu quả khối u và những tế bào ung thư ác tính [23]. Trong TB khối u, NF-κB hoạt động (ví dụ, trong 41 % ung thư biểu mô vòm họng [15]) do đột biến gen mã hóa các yếu tố phiên mã NF-κB hoặc trong các gen kiểm soát hoạt động NF-κB (như gen IκB ức chế yếu tố NF-κB); ngoài ra, một số tế bào khối u tiết ra các yếu tố dẫn tới NF-κB trở nên hoạt động. Việc ức chế yếu tố NF-κB có thể làm cho các tế bào khối u ngừng tăng sinh, chết hoặc trở nên nhạy cảm hơn với tác dụng của những tác nhân chống khối u. Vì vậy, NF-κB là chủ đề của nhiều nghiên cứu của các công ty dược phẩm… như một đích của liệu pháp kháng viêm và ung thư [10]. Sử dụng kỹ thuật ghi hình ảnh hiển vi huỳnh quang có thể quan sát tế bào trực
tiếp cho phép phân tích động học quá trình di chuyển của NF-κB vào nhân hay ức chế quá trình này thông qua cảm ứng kích hoạt IκB ứng dụng trong sàng lọc các hợp chất kháng viêm.
Interleukin-1 (IL-1) và yếu tố hoại tử khối u (TNFα) là hai cytokine chính kích thích đáp ứng tiền viêm, bao gồm sản sinh chemokine, các phân tử cố kết và enzyme như cyclooxygenase, nitric-oxide synthetase và matrix metallicoproteinase. Nhiều hiệu ứng này là kết quả của sự kích hoạt bởi cả IL-1 và TNFα lên con đường yếu tố phiên mã NF-κB, có liên quan đến việc kích hoạt nhiều gen bảo vệ của tế bào. Việc kích hoạt thụ thể IL-1 hoặc TNFα sẽ cảm ứng quá trình phosphoryl hóa đặc hiệu Ser32 và Ser36 trên IκBα, sự phân hủy protein IκBα bởi proteasome và sự chuyển vị NF-κB vào nhân. Kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy Ser/Thr kinase được kích hoạt bởi IL-1 và TNFα chứa ít nhất bốn kinase phosphoryl hóa lẫn nhau trước khi phosphoryl hóa IκBα [8]. Sự ức chế hoạt động proteasome của các chất ức chế đặc hiệu như LLL-H (MG132) đã ức chế cả sự thủy phân IκBα cũng như ngăn sự kích hoạt tiếp theo của NF-κB xác định được qua việc sinh tổng hợp các protein phụ thuộc NF-κB, ví dụ như protein bám dính bạch cầu.