Nrf2(由NFE2L2基因编码)调节涉及细胞稳态的约250个基因,包括抗氧化剂蛋白,解毒酶,药物转运蛋白和许多细胞保护蛋白。
Nrf2靶向与细胞防御相关的基因,其中包含抗氧化反应元件(ARE),该元件由抗氧化酶(谷氨酸-半胱氨酸连接酶; GCL),药物代谢酶(细胞色素P450,谷胱甘肽S-转移酶; GST),分子伴侣DNA修复酶和蛋白酶体亚基。
Nrf2介导的基因的转录取决于与小的Maf蛋白(MafG,MafK,MafF)进行Nrf2异二聚化,这是有效结合ARE / EpRE(抗氧化反应元件/亲电子反应元件)所必需的。这些保护性基因的转录使细胞能够维持氧化还原平衡并消除在氧化和异源应激条件下受损的蛋白质。
在正常生理条件下,Nrf2存在于与阴性调节蛋白Kelch样ECH相关蛋白1(Keap1)相关的细胞质中,该蛋白与Nrf2相互作用并充当衔接蛋白,将Nrf2维持在低水平,并允许其在泛素介导的过程中通过蛋白酶体连续降解。在病毒感染期间,Keap1通过氧化还原敏感的半胱氨酸残基(Cys151,Cys273,Cys288)的结合来检测氧化应激,并且从Keap1介导的抑制中释放Nrf2。与Keap1的解离可防止Nrf2泛素化,从而将其半衰期从15分钟增加至180分钟。
Nrf2转移至细胞核后,它会形成具有共激活因子的复合物,并与启动子区域(AREs)结合。这种结合诱导细胞保护和解毒基因的转录。此外,Nrf2激活增强了先天免疫系统的活性,从而减弱或消除了许多细菌和病毒病原体(如下图)。
该图显示了处于稳态的Nrf2-Keap1抑制复合物和在外界刺激条件下的Nrf2活化从而导致细胞保护性基因的转录。
参考资料:
[1] Battino, M.; Giampieri, F.; Pistollato, F.; Sureda, A.; de Oliveira, M.R.; Pittalà, V.; Fallarino, F.; Nabavi, S.F.; Atanasov, A.G.; Nabavi, S.M. Nrf2 as a regulator of innate immunity: A molecular Swiss army knife! Biotechnol. Adv. 2018, 36, 358–370.