Nrf2/ARE通路在抗病原生物感染中的作用研究进展

氧化应激反应是病原生物感染并致病的重要环节,病原生物感染可诱导宿主细胞产生大量的活性氧(ROS)或直接激活Nrf2/ARE通路,产生一系列保护性蛋白,保护宿主细胞抵抗氧化应激损伤。转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)是宿主细胞调节抗氧化应激的一种关键转录因子,可与抗氧化反应元件(ARE)相互作用,诱导抗氧化酶/Ⅱ相解毒酶基因的表达,从而在细胞保护防御中发挥重要作用。Nrf2的表达活性与病原生物感染密切相关,对N rf2/ARE通路在抗病原生物感染中的最新研究进展进行了综述。     

氧化和化学应激的防御性转导通路——Nrf2/ARE

Nrf2/ARE是近年新发现的机体抵抗内外界氧化和化学等刺激的防御性转导通路．生理条件下,NF-E2相关因子2(Nrf2,NF-E2-related factor 2)在细胞质中与Keap1结合处于非活性、易降解的状态.在内外界自由基和化学物质刺激时,Keap1的构象改变或者Nrf2直接被磷酸化,导致Nrf2与Keap1解离而活化．活化的Nrf2进入细胞核,与抗氧化反应元件(ARE)结合,启动ARE下游的Ⅱ相解毒酶、抗氧化蛋白、蛋白酶体/分子伴侣等基因转录和表达以抵抗内外界的有害刺激．MAPK、PI3K/AKT、PKC等信号通路分子广泛参与了Nrf2的活化和核转位过程,但是具体何种通路被激动、何种通路发挥主导作用,取决于刺激物种类、刺激方式和细胞类型．本文就Nrf2分子结构、Nrf2活化机制、Nrf2/ARE调控的下游基因、与Nrf2相关的信号通路分子以及其在肿瘤、炎症、衰老等应用领域的最新进展进行综述．     

内皮细胞和平滑肌细胞氧化应激时Nrf2/ARE信号通路对抗氧化基因表达的调控:与动脉粥样硬化和先兆子痫的关系

动脉粥样硬化、糖尿病、慢性肾功能衰竭和先兆子痫等血管疾病时活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成增加,容易导致内皮依赖性血管舒张功能的损害和血管损伤,而细胞可以诱导多种编码Ⅱ相解毒酶和抗氧化蛋白的基因表达,从而减轻ROS和亲电子物质介导的细胞损伤。一个被称为抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)或亲电子反应元件(electrophile response element,EpRE)的顺式转录调控元件,可以介导诸如亚铁血红素加氧酶1、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、硫氧还蛋白还原酶、谷胱甘肽-S转移酶和NAD(P)H:苯醌氧化还原酶等基因的转录。其他抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和非酶清除剂(如谷胱甘肽)等也参与ROS的清除。转录因子NF-E2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2)是属于Cap‘n’Collar家族的转录因子,具有碱性亮氨酸拉链(basic region-leucine zipper,bZIP),它在ARE介导的抗氧化基因表达中起重要的作用。在正常情况下,Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein-1,Keapl)与Nrf2耦联,并与肌动蛋白细胞骨架结合被锚定于胞浆,但是在半胱氨酸残基发生氧化的情况下,Nrf2和Keapl解耦联,进入细胞核并与ARE结合,从而激活多种抗氧化基因和Ⅱ相解毒酶基因的转录。蛋白激酶C、丝裂原活化蛋白激酶和磷脂酰肌醇-3激酶参与Nrf2／ARE信号转导的调控。本文综述了有关Nrf2／ARE信号转导通路在血管稳态和动脉硬化、先兆子痫等疾病情况下内皮及平滑肌细胞对抗持续性氧化应激中起的作用。     

转录因子Nrf2在肝脏疾病中的作用

NF-E2相关因子2(nuclear erythroid 2-related factor 2,Nrf2)是一种能调节肝脏中大量解毒和抗氧化防御基因表达的重要转录因子.氧化应激与各种形式的肝损伤有密切的关系.Nrf2由亲电体压力或氧化应激激活,并通过结合抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)诱导其靶基因,从而对细胞产生保护作用.因此,Nrf2通路在肝脏疾病中的作用已被深入研究.多种动物模型研究结果表明,Nrf2通路通过靶基因表达,在对抗病毒性肝炎、药物性肝损伤、酒精性肝病、非酒精性脂肪肝及肝癌方面表现出了不同的生物功能.根据Nrf2及其信号通路在对抗肝损伤中产生保护作用的相关文献,本文综述并讨论了其作为治疗肝损伤的药物作用靶点方面可能的应用前景.     

血管内皮Nrf2-ARE通路调控的研究进展与展望

核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是一种对细胞氧化应激十分敏感的基因转录因子,可诱导依赖抗氧化反应元件(ARE)的多种抗氧化蛋白的合成;Nrf2由Kelch样ECH相关蛋白1(Keap1)扣押于胞浆并被转运至26S蛋白酶体降解,从而维持在生理状态下Nrf2的低转录活性;创伤及氧化应激可诱导Nrf2从Keap1解离并转位至胞核,从而启动下游靶基因的转录激活.由蛋白激酶C(PKC)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、肌酸激酶2(CK2)等蛋白激酶介导的Nrf2磷酸化、亲电子物质对Keap1巯基的修饰,以及泛素-蛋白酶体系统均与Nrf2-ARE通路的转录调控有关.     

COX-2/Nrf2/ARE信号通路与体内外的抗炎、抗氧化作用机理

近年新研究发现COX-2可使用比COX-1更广泛的底物。比如,除了标准的花生四烯酸外,COX-2也能将二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）等转换成前列腺素衍生物。这些前列腺素衍生物可进一步转化成促进消炎、抗氧化的亲电羰基衍生物（EFOX）分子,并且可以从Keap1解离转录因子Nrf2,继而可以激活多种与抗氧化相关的含ARE应答元件的基因,如血红素氧化酶-1、谷胱甘肽还原酶等。COX-2的这些新功能有可能帮助更好地理解Nrf2/ARE信号通路及其抗炎、抗氧化、诱导肿瘤细胞凋亡等机理。对外源性抗氧化剂触发体内的抗氧化基因及抗炎信号的可能性,以及与饮食相关的抗衰老机理进行探讨。     

Nrf2/HO-1/HMGB1信号通路在白血病细胞K562/A02化疗耐药中的机制研究

目的:通过观察高迁移率族蛋白1(HMGB1)、转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)及血红素加氧酶1(HO-1)基因沉默对白血病化疗耐药细胞(K562/A02细胞株)的影响,探讨该信号通路在白血病化疗耐药中的作用及其可能机制。方法:将HMGB1基因、Nrf2基因及HO-1基因的特异性干扰RNA分别转染阿霉素耐药细胞株K562/A02,荧光实时定量(RT-PCR)方法检测HMGB1、Nrf2及HO-1的mRNA表达水平,Western blot方法检测HMGB1、Nrf2及HO-1的蛋白表达水平,免疫荧光方法检测Nrf2的蛋白表达,并使用CCK-8方法检测转染前后K562/A02细胞株的细胞活性。结果:HMGB1基因、Nrf2基因或HO-1基因沉默的K562/A02细胞活性皆显著低于对照组及空白组(P0.05),化疗敏感性恢复。结论:HMGB1高表达导致了白血病细胞株K562/A02对阿霉素的化疗耐药,Nrf2/HO-1信号通路参与了HMGB1诱导的K562/A02细胞的化疗耐药,其表达上调可恢复K562/A02细胞对阿霉素的敏感性。     

Nrf2在心血管疾病中的作用及机制

作为一种重要的转录调节因子,自1994年被发现以来,Nrf2因其抗氧化和解毒作用引起了研究者的广泛兴趣。Nrf2主要通过结合靶基因启动子上的抗氧化应答元件(anti-oxidant response element,ARE),来转录激活下游靶基因的表达。心血管疾病致死者占全球死亡人数的31%,严重威胁人类健康。由于在抗氧化应激中的重要作用,Nrf2与心血管疾病发生发展关系密切,具有潜在治疗价值。该综述主要介绍了Nrf2作为转录因子的结构特点、上游调节机制和下游功能,并重点对近年来Nrf2在心血管疾病发生发展中的作用研究进展作一介绍。     

基于模式生物斑马鱼Nrf2的相关研究进展

Nrf2/ARE信号通路是大多数生物体内抗氧化应激反应、抵抗内外界刺激的关键通路,在抗炎症、免疫、抗肿瘤、抗凋亡、神经保护等方面起着重要的作用。斑马鱼作为一种常见的模式动物,广泛地应用于发育生物学、遗传学和毒理学等研究领域。研究表明转录因子NF_E2相关因子2(NF-E2-related factor 2,Nrf2)不仅在哺乳动物体内存在,也在斑马鱼体内存在并且高度保守,并在抗氧化应激反应中发挥着重要作用。本文通过对斑马鱼Nrf2的结构、生物学功能及其信号通路等方面的最新研究进行阐述,以期为Nrf2及其信号通路引发的相关疾病的预防和治疗提供新的思路。     

Nrf2 信号通路及其在肝组织中的作用

肝脏是一个多方面高度调节的防御性器官,能够抵御多种化学/ 氧化应激,而在这个防御系统的最前线是一群被称作转录因子的特殊蛋白,这些蛋白能识别并结合于特异性基因启动子区域中特异的DNA 元件,从而调节多种细胞保护性基因的基础型和诱导型表达,发挥细胞保护作用。而转录因子NF-E2 相关因子2（Nrf2）是细胞防御化学/ 氧化应激的重要调节因子之一。综述Nrf2 信号通路中主要调控因子的相互作用、Nrf2 的激活与失活机制以及Nrf2 信号通路在肝组织中的作用。     

Extract of Ginkgo biloba induces phase 2 genes through Keap1-Nrf2-ARE signaling pathway

The standard extract of Ginkgo biloba (EGb) has been demonstrated to possess remarkable antioxidant activity in both cell lines and animals. However, the molecular mechanism underlying this effect is not fully understood. Phase 2 enzymes play important roles in the antioxidant system by reducing electrophiles and reactive oxygen species (ROS). We demonstrated that EGb induced typical phase 2 genes: glutamate cysteine ligase catalytic subunit (GCLC) and glutathione-S-transferase subunit-P1 (GST-P1), by real-time PCR. To investigate the molecular mechanism of this induction, we used quinone oxidoreductase 1 (NQO1) -- Antioxidant response element (ARE) reporter assay and found that EGb activated the activity of the wild type but not the one with ARE mutated. It indicated that EGb induced these genes through ARE, a cis-acting motif located in the promoter region of nearly all phase 2 genes. Since nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) binds ARE to enhance the expression of phase 2 genes, we detected the Nrf2 content in nucleus and found an accumulation of Nrf2 stimulated by EGb. In a further test of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1), the repression protein of Nrf2 in the cytosol under resting condition, we found that Keap1 content was inhibited by EGb and then more Nrf2 would be released to translocate into nucleus. Thus, EGb was testified for the first time to induce the phase 2 genes through the Keap1-Nrf2-ARE signaling pathway, which is (or part of) the antioxidant mechanism of EGb.