IκB激酶IKKε的研究進展

王 薇 綜述，鄒秀蘭 審校

(三峽大學人民醫院，湖北 宜昌 443000)

IκB激酶IKKε的研究進展

王 薇 綜述，鄒秀蘭 審校

(三峽大學人民醫院，湖北 宜昌 443000)

IκB激酶(IKK復合體)是NF-κB信號轉導途徑中的重要調節因子。最近，對IKKε在免疫信號中的功能和作用機制的研究已經取得了顯著的進步。此外，IKKε影響細胞的增殖和轉化，因此也被列為致癌基因。IKKε基因敲除小鼠的研究已經說明了IKKε在炎癥和代謝性疾病中的關鍵角色。本文將討論IKKε在腫瘤及炎癥、代謝性疾病中的作用，并探討其作為一個新的治療靶點的潛力。

IKKε；IκB激酶；炎癥；代謝性疾?。荒[瘤；

IκB激酶家族(Kinases，IKKs)作為NF-kB信號途徑的關鍵成員，能解除IκB對NF-kB的抑制，激活參與應激反應和免疫細胞活化、增殖、分化、凋亡及腫瘤形成等相關的400多種基因轉錄的調控。IKKε作為IKK家族新近發現的成員，通過NF-κB信號轉導途徑調控炎癥反應，以及其對腫瘤細胞增殖和轉化影響的相關機制已經得到證明。近年來，有關IKKε抑制劑用于治療炎癥性、代謝性疾病和腫瘤疾病的研究有了突飛猛進的進展。

1 經典IκB激酶與非經典IκB激酶（IKK）

IKKα和IKKβ是經典的IκB激酶，它們形成了一個具有調節作用的NEMO（Nuclear factor-Kappa B essential modulator）銜接蛋白復合體(也叫IKKγ)。這種IκB激酶復合體需要有適合的NF-κB信號來響應多種炎癥刺激，如TNF和TLR配體。IKKα和IKKβ之間具有高度序列同源性(50%的序列相同，超過70%序列相似)和相似的結構域，IKKα和IKKβ都包含有N端激酶區域(Kinase domain，KD)，羧基端亮氨酸拉鏈(Leucine zipper，LZ)結構和螺旋-環-螺旋(Helix-loop-helix，HLH)結構。基于與IKKα和IKKβ的序列存在相似性的基礎上，研究者發現了兩個IKK相關激酶，TANK結合激酶1(TBK1)和IKKε(也稱為誘導IKK或IKK-i)。IKKε和TBK1被稱為非經典IκB激酶并將IKK家族擴大至四名成員。IKKε作為IKK家族成員之一，其編碼基因為IKBKE(Inhibitor of kappa light polypeptide gene en-hancer in B-cells，kinase epsilon)，該基因定位于1q32，包括N端激酶區域，類泛素區域、C端LZ結構以及參與磷酸轉移酶活性調節的HLH基序。IKKε的激酶結構域與IKKα和IKKβ相應的結構域在氨基酸序列上分別存在33%和31%的同源性。而且，IKKε也有類似經典IKKs的結構域組成。IKKβ和經典IKKs也共享一個泛素樣結構域(ULD)，用于發揮最佳激酶活性[1]。盡管最初將IKKε歸類于IKKs是基于它使磷酸化IκBα高表達的能力，但針對缺乏IKKε細胞的研究表明，它并不是IκBα磷酸化過程中所必需的。相反，IKKε被證明有助于脂多糖和病毒誘導的IRF3和IRF7的磷酸化過程，對它的同型二聚、核轉運和Ι型干擾素基因(IFN-α和IFN-β)的激活起允許作用[2]。

2 IKKε在炎癥和代謝性疾病中的作用

IKKε的活性已與炎癥性疾病的病理改變聯系到一起，如類風濕關節炎（RA）[3-5]。例如，IKKε在RA患者滑膜內膜中持續性表達并且磷酸化，導致由IRF3驅動的炎性介質的失控性釋放，如IFN-β、基質金屬蛋白酶和趨化因子[4]。此外，IKKε的單核苷酸多態性已與RA早期階段聯系在一起，而且全基因組相關研究發現了IKKε是系統性紅斑狼瘡（SLE）的易感基因，而Ι型干擾素在此病中起著主要作用[6-7]。

IKKε也與肺部炎癥有關。IKKε缺陷小鼠在鼻內給IL-17后，表現出較少的中性粒細胞浸潤和促炎因子及趨化因子的表達。令人驚訝的是，這個模型中IKKε缺陷沒有影響NF-κB的活化，但是減弱了MAP激酶信號[8]。AKT-mTOR信號轉導通路通過磷酸化和鈍化GSK3a，調節由IL-1誘導的Th17細胞的水平。最新研究發現IKKε可以促進這一通路，說明了IKKε在調節IL-17反應中所起的作用[9]。IKKε主要通過調節NF-κB、IFN和IL-17的反應，在炎癥性疾病的病理生理過程中起著重要作用。

IKKε也可能是一個治療炎癥性疼痛的潛在靶點。在炎癥疼痛模型(后肢注射酵母多糖或注射福爾馬林誘發炎癥)中，IKKε缺陷小鼠與野生型小鼠相比，明顯表現出疼痛行為減少，表示IKKε有助于炎癥性疼痛的發展[10]。在同一時間，痛覺神經元中引起的NF-κB的活化減少，反映了炎癥基因表達水平降低。

IKKε已被報告為炎癥和肥胖之間的一個重要連接點。肥胖小鼠有很高的罹患炎癥或代謝性疾病（如2型糖尿?。┑娘L險。事實上，肥胖類似于一個持續性的低度炎癥狀態，NF-κB活性升高引起肥胖小鼠肝臟中IKKε表達增加，脂肪細胞和脂肪組織中的巨噬細胞增多。這些反應受葡萄糖和脂質代謝過程涉及的調節蛋白和酶的表達水平變化調節，胰島素抵抗過程中相關前炎性細胞因子和蛋白質生成減少也對其有調節作用。對培養的脂肪細胞和肝癌細胞進行轉染會引起IKKε引起的類似的變化，提示IKKε在調節肝臟炎癥中有直接作用。然而，另一組報道了和前面結論相矛盾的結果，其表示在由高脂飲食誘導的肥胖和胰島素抵抗模型中，IKKε基因敲除小鼠和野生型小鼠之間沒有區別[11]。因此，需要更多的研究來定義IKKε在代謝性疾病發展過程中的確切作用。

3 IKKε在腫瘤中的作用

IKKε已與多種癌癥的發生和發展聯系在一起，并且可能作為一種癌基因促進惡性轉化。例如，某些乳腺癌細胞系和30%的原始人類乳腺腫瘤細胞中的IKKε高水平表達[12]。高IKKε表達往往與c-Rel和p65NF-κB的亞基在細胞核中（例如在原發性乳腺腫瘤）積聚有關，而IKKε沉默在一些乳腺癌細胞系被證實可以降低NF-κB的活性和細胞增殖[13]。同樣，在乳腺癌細胞中引入惰性IKKε突變體(IKKεK38A)，對內源性IKKε施加一個顯性負作用后，NF-κB依賴性基因的表達減少（例如細胞周期蛋白D1和RelB基因)[14]，證明了IKKε催化活性的必要性。這些事件導致NF-κB活化增強，從而促進了乳腺上皮細胞的存活、轉化和增殖。另外，在不同的原發性腫瘤和來自于不同腫瘤的細胞系里，如肺和乳腺的惡性腫瘤，升高的IKKε水平也與信號傳導與轉錄激活子(STAT1)的活化有關，這可能有助于IKKε的致癌活動。最近，人類卵巢癌細胞系和原發性腫瘤也顯示IKKε水平和活性的升高，普遍的低生存率與此有關[15-16]。此外，變異IKKε與晚期和高分化腫瘤有聯系，提示IKKε在卵巢腫瘤的進展期比初期發揮的作用更大。最后，在不同NF-κB家族成員水平升高的前列腺癌和食管鱗狀細胞癌中，IKKε還被描述為一種致癌基因，在腎透明細胞癌中也是如此。

高水平IKKε對得到確認的化學療法有抵抗作用[17]。這亦是提高了NF-κB的活化水平，從而促進癌細胞存活，并降低其對化療藥物和電離輻射的敏感性。不幸的是，在IKKε活性喪失的乳腺腫瘤細胞中，盡管NF-κB的活性降低，腫瘤細胞對化療仍有抵抗，這表明細胞死亡的調節還涉及其他機制。在這方面，值得一提的是，一些神經膠質瘤細胞系和人類原發性神經膠質瘤組織中表現出IKKε水平升高和對DNA損傷誘導的細胞凋亡敏感性降低[18]。然而，IKKε的抑制使細胞更加敏感，證明其有促存活效應。

4 IKKε抑制劑的發展和特性

IKKε在炎癥、代謝性疾病以及癌癥的發展中所起的作用，體現出IKKε作為一個治療靶點的潛力。到目前為止，只有幾種IKKε的小分子抑制劑。BX-795是市場上第一個IKKε抑制劑，在體外在納摩爾濃度的水平抑制TBK1和IKKε活性[19]。然而，BX-795的特異性是一個問題，因為它最初是被作為3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1(PDK1)的抑制劑開發的，后來才發現它也抑制IKKε[20]。而且，BX-795對幾個其他激酶，包括JNK和p38 MAP激酶[19，21]，表現出脫靶效應。MRT67307，為BX-795的改良版本，不再抑制JNK或p38 MAP激酶，但對TBK1和PDK1[19-21]的活動仍有干擾。

隨著最近IKKε的底物特異性被闡明[22]，更有效、更好的IKKε抑制劑可能得到發展。IKKε一致的磷酸化模體與IKKβ的磷酸化模體不同，但是與TBK1的一致，提示要將TBK1不作為目標，IKKε抑制劑的發展是非常困難的。然而，使用特定的IKKε/TBK1底物肽進行高通量篩選時，一些引導分子表現出對IKKε或TBK1有選擇性。但是，因為IKKε和TBK1在致癌和炎癥信號通路中有許多重疊的功能，很可能IKKε特異性抑制劑的治療效果將因TBK1的冗余活性而受到限制。因此，至少在某些情況下，這兩種激酶活性的抑制劑可能是一種相對更好的治療方法。因此，更多關于調節IKKε表達的分子機制的基礎研究可能進一步推動IKKε靶向藥物的發展。

5 問題與展望

經典和非經典IKKs之間的關系，以及其他信號傳導通路，也許是研究上述疾病的線索。許多涉及IKK和IKK相關激酶之間的連接成分(例如TANK、NEMO)被磷酸化或由不同類型的泛素鏈修飾，但這些修改的結果尚不完全清楚。研究者也認為，IKKε與不同的鏈接蛋白(TANK，NAP1，SINTBAD)形成不同的復合體，可能執行不同的功能。未來關于內含不同IKKε鏈接蛋白的IKKε復合體其存在和功能的研究引起了許多研究者的興趣，因為這也許能提供許多可選擇性的IKKε目標。IKKε表達的強誘導性和它在多種腫瘤中的過度表達也是值得研究的。什么是調節IKKε表達的上行信號？什么決定了IKKε的穩定性？IKKε的過度表達是否足以致癌？在這方面，產生(例如乳腺)組織特異性IKKε轉基因小鼠可能提供非常豐富的信息。

IKKε作為抗炎或抗癌治療靶點的潛在價值，需要對其涉及的機制和通路進行進一步研究以證明。醫藥行業一直非常希望將IKKα/IKKβ抑制劑發展成新型的抗炎藥物，但到目前為止，獲得的成就有限。由于NF-κB調節著人體許多生理功能，非選擇性和完全抑制NF-κB通路可能會導致嚴重的副作用。更特異性的受體或者NF-κB依賴性基因某特定片段的表達，所產生的選擇性抑制NF-κB活性的化合物，副作用會減少。因此，IKKε作為非經典IκB激酶很可能成為這樣的靶點，對于炎癥、代謝性疾病及腫瘤的治療將具有重要的臨床價值。

總之，IKKε在炎癥、代謝性疾病以及腫瘤的發生及發展過程中起到了重要的作用。如何延緩或抑制炎癥，代謝性疾病及腫瘤的發生發展機制，IKKε特異性抑制劑的開發和運用，以及利用條件性基因敲除/敲入/轉基因小鼠研究IKKε及它的調節物或底物，可能會給上述許多問題提供答案。最終，這可能使得IKKε特異性抑制劑成功用于治療自身免疫性疾病、肥胖、糖尿病和某些癌癥。

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鄒秀蘭。E-mail：zouxl61@126.com