1.2.1 NF-кB
NF-кB ( nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)是動物 細胞內非常重要的蛋白轉錄因子。NF-кB 參與了許多基因的轉錄反應過程 ( transcription activity );因此 NF-кB 在許多細胞反應 (如細胞生長、細胞凋亡、免 疫及發炎反應) 的調控過程中扮演著非常重要的角色 (Loop et al., 2003)。
一旦 NF-кB 的調控失常，NF-кB 被活化會誘使其下游的一些炎症調控因子【如 細胞因子 (cytokines), 趨化因子 (chemokines), 及附著因子 (adhesion molecules)】
表現，造成發炎反應，進而導致癌症產生 (Rothwarf and Karin, 1999)。
NF-кB 是由五種不同的亞基體 (subunits) 透過不同的排列組合而成的一種 異源 (hetero-) 或同源二聚體 (homodimers)。這五種亞基體 (NF-кB 家族成員) 分別是：c-Rel , p65(Rel-A) , Rel-B , NF-кB 1(p50 及先驅基因 p105) , 及 NF-кB 2 (p52 及先驅基因 p100)。其中 c-Rel、p65(Rel-A)、Rel-B 具有激活區 (transactivation domain) (TDs) , 能夠透過與其他轉錄因子接觸而協助轉錄反應進行。每個 NF-кB 二聚體皆具有一個 N 末端活化區域 (N-terminal region)，稱為 Rel Homology Domain (RHD) 。 RHD 內 包 含 了 基 因 結 合 (DNA binding) 與 聚 合 區 域 (dimerization domains)
，
以及細胞核的定位訊息 (nuclear localization signal) (NLS)。RHD 主要負責進行 NF-кB 的聚合反應以及專一性地結合在特定的基因序列上以 起始基因轉錄反應 (reviewed in Jost and Ruland, 2007)。
在大部分細胞種類，未活化的 NF-кB 皆存在於細胞質內。在細胞質內，未 活化的 NF-кB 首先會與其特定的抑制蛋白 IкB 相結合。IкB 能夠捉住 NF-кB，抑 制其轉變成活化狀態並遷移 (translocation) 至細胞核內以進行目標基因的轉錄
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反應。因此，NF-кB 的活化可說是起始於抑制蛋白 IкB 的降解反應 (degradation) (Rothwarf and Karin, 1999)。
目前已被證實共有兩種 NF-кB 訊息傳遞途徑，分別是 canonocal pathway 及
alternative pathway (Bonizzi and Karin, 2004)。
在 canonocal pathway，當外部訊息傳遞至接收器上時 (如某些細胞因子:
TNF-α , IL-6)，會活化其下游的 IкB 激酶 (IKK)，以進行磷酸化反應。一旦 IKK 被 活化，IкB 激酶便會磷酸化位於 IкB 調節區域 ( regulatory domain) 上的兩個絲氨 酸 (serine) 序列片段: Ser 32 及 Ser 36。磷酸化後的 IкB 會透過泛素蛋白酶體途 徑 (ubiquitin pathway) 進行泛素蛋白酶反應 (ubiquitination)，進而最終被蛋白酶 (26S 蛋白酶) 給降解掉。在失去了 IкB 的抑制後，NF-кB 二聚體 (主要是 p65/p50) 便能夠遷移至細胞核內以結合目標基因序列，並起始目標基因的轉錄 反應。在這整個循環結束前，NF-кB 通常會在細胞質內被 IкB 再合成 (re-synthesis)，
並與 IкB 相結合 (DiDonato et al., 1996) (附圖 S1)。
在 alternative pathway ， 外 部 傳 導 的 訊 息 則 會 活 化 IKKα 同 源 二 聚 體 (homodimers)，使其直接磷酸化 NF-кB2/p100，誘使 p100 進行蛋白水解作用 (proteolysis)，餘下 p52。之後，p52 會與 Rel-B 相結合形成異源二聚體(heterodimers)，
再遷移至細胞核內 (Dejardin et al., 2002) (附圖 S2)。
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1.2.2 IкB kinase enzyme complex (IKK)
IκB kinase enzyme complex (IKK)主要是由 IKKα 及 IKKβ 所構成的異源二聚 體 (hetero-dimer) 以 及 調 控 蛋 白 IKKγ (NEMO) 所 共 同 組 合 而 成 的 複 合 體 (reviewed Hayden and Ghosh , 2004)。 除了以上這三種亞基體 (subunits)，整個 IKK 複 合 體 還 包 含 了 一 些 成 員 如 ELKS (Ducut Sigala et al., 2004) 以 及 HSP-90/Cdc37 (Chen et al., 2002)。
IKKα 及 IKKβ 皆為絲氨酸專一激酶 (serine-specific kinases)，且彼此共享 52%的同源氨基酸 (Mercurio et al., 1997)。IKKα 或 IKKβ 皆具有一個 N 末端激酶 活化區 (N-terminal kinase domain)，一個白氨酸拉鍊結構 (leucine zipper)，以及 一個 helix-loop-helix (HLH) motif (Delhase et al., 1999)。
一旦受到刺激時，IKKβ 的激酶活化區 (aa15-300) 上的活化環 (activation loop) (aa166-192) 便會被活化，誘使活化環上的兩個絲氨酸序列片段 (Ser-177 以 及 Ser-181) 進行磷酸化反應 (Delhase et al., 1999)。
IKKβ 的活化環負責保護一些激酶如 IKKα，MEK1 及 MEK2，故其在調控
激酶反應的過程中扮演著非常重要的角色。當IKKβ 的活化環因受到細胞因子如
TNF-α 或 IL-1 的刺激而活化時，會造成 Ser-177 與 Ser-181 進行磷酸化反應。然 而，在同樣存在 TNF-α 或 IL-1 活化的情況下，若把這兩個重要的絲氨酸序列片 段 (serine residues) 與丙氨酸序列片段 (alanine residues) 相置換，則 IKKβ 的激 酶反應 (kinase activity) 將會被終止。相反，若利用谷氨酸序列片段 (glutamic acid residues) 與這兩個絲氨酸序列片段 (serine residues) 相置換，則會造成 IKKβ 的過度活化異常 (constitutively active form) (Delhase et al., 1999)。
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目前為止，誘使 IKK 活化的主要機制還未完全明瞭，但初步認為 IKK 的活 化與 mitogen-activated protein kinase kinase kinase (MAP3K) 有關。MAP3 kinase 成員包括了 NIK, mitogen activated protein/ERK kinase kinase (MEKK)1, MEKK3, NF-кB-activating kinase (NAK), 以及 TGF-β activating kinase 1 (TAK1)。 MAP3K 已被證實能夠直接磷酸化 IKK (reviewed in Hayden and Ghosh, 2004; Yamamoto and Gaynor, 2004)。
IKKγ 是 NF-кB 最主要的調控蛋白。IKKγ 在哺乳動物細胞的 IKK 活化過程 中是不可或缺的 (Yamaoka et al., 1998)。IKKγ 能夠協助 IKKα、IKKβ 與其他成 員匯集成 IKK 蛋白複合體 (Li et al., 2001; Yamamoto et al., 2001)，且同時也能夠 增 強 IKK 蛋 白 複 合 體 與 IкB 之 間 的 聯 繫 ， 以 促 進 IкB 的 磷 酸 化 反 應 (phosphorylation) 及降解反應 (degradation) (Yamamoto et al., 2001)。IKKγ 的磷酸 化反應在 NF-кB 的調控上扮演著非常重要的角色。有趣的是，IKKβ 能夠直接參 與IKKγ 的磷酸化反應。IKKβ 主要是刺激 IKKγ 的兩個絲氨酸序列片段 ( Ser-369 與 Ser-375) 進行磷酸化反應。IKKβ 與 IKKγ 之間的聯繫 (interaction) 減弱，將 降低 IKKγ 的磷酸化反應，並進而導致 IKKβ 的活化能力下降 (Prajapati and Gaynor, 2002)。
IKK 複合體位於 NF-кB 訊息傳遞途徑的上游，主要負責調控 NF-кB 的抑制 蛋白 IкBα 的磷酸化反應。一旦 IKK 複合體被活化，IKKα 或 IKKβ 便會磷酸化 IкBα，進而導致 NF-кB 得以遷移至細胞核內。雖然 IKKα 及 IKKβ 皆能直接磷酸 化 IкBα 的 N 末端上的 Ser-32 及 Ser-36 序列片段，但 IKKβ 已被證實它才是造成 IкBα 的 Ser-32、Ser-36 序列片段磷酸化的最主要的激酶 (Li et al., 1999a; Li et al., 1999b) 。
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1.2.3 NF-кB inhibitor protein (IкB)
IкB 是 NF-кB 主要的抑制蛋白，其在 NF-кB 訊息傳遞途徑的調控上扮演著 非常重要的角色。目前，已有七種 IкB 成員被證實，分別是：IкB-α, IкB-β, IкB-γ, IкB-ε, Bcl-3, p100 及 p105，其中 IкB-α 為最主要的 NF-кB 抑制蛋白 (reviewed in Basseres and Baldwin, 2006)。
每個 IкBs 皆具有多段重複性的 30-33 aa 基因序列，稱為 ankyrin repeats，可 協助調控 IкB 與 NF-кB dimers 之間的聯繫。Ankyrin repeats 透過與 NF-кB 複合 蛋白的 Rel Homology Domain (RHD) 相結合，藉此遮蔽其細胞核定位訊息 (nuclear localization signal) (NLS)，以防止 NF-кB 的遷移活動 (translocation activity) (reviewed in Basseres and Baldwin, 2006)。
一旦 IкBs 接收到上游的活化訊息時，其調控區域(regulatory domain)上的兩 個絲氨酸序列片段(serine residues) : Ser 32 及 Ser 36 便會被磷酸化。磷酸化後的 IкBs 會與 β-TrCP 相結合，並進而誘發泛素連接酶複合體蛋白(ubiquitin-ligase complex)的合成，起始泛素蛋白酶體途徑 (ubiquitin pathway)。透過泛素蛋白酶 體途徑，IкBs 最終會被蛋白酶 ( 26S proteasome ) 給降解掉，並讓 NF-кB 得以遷 移至細胞核內 (Maniatis, 1999)。
Bcl-3 是當中唯一比較特殊的 IкB 家族成員，Bcl-3 並不會抑制 NF-кB 的遷 移活動 (translocation activity)，反而會輔助 NF-кB p50 或 p52 同源複合蛋白進行 往細胞核的遷移 (Fujita et al., 1993;Westerheide et al., 2001)。
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