IκB激酶IKKε的研究进展

王 薇 综述，邹秀兰 审校

(三峡大学人民医院，湖北 宜昌 443000)

IκB激酶IKKε的研究进展

王 薇 综述，邹秀兰 审校

(三峡大学人民医院，湖北 宜昌 443000)

IκB激酶(IKK复合体)是NF-κB信号转导途径中的重要调节因子。最近，对IKKε在免疫信号中的功能和作用机制的研究已经取得了显著的进步。此外，IKKε影响细胞的增殖和转化，因此也被列为致癌基因。IKKε基因敲除小鼠的研究已经说明了IKKε在炎症和代谢性疾病中的关键角色。本文将讨论IKKε在肿瘤及炎症、代谢性疾病中的作用，并探讨其作为一个新的治疗靶点的潜力。

IKKε；IκB激酶；炎症；代谢性疾病；肿瘤；

IκB激酶家族(Kinases，IKKs)作为NF-kB信号途径的关键成员，能解除IκB对NF-kB的抑制，激活参与应激反应和免疫细胞活化、增殖、分化、凋亡及肿瘤形成等相关的400多种基因转录的调控。IKKε作为IKK家族新近发现的成员，通过NF-κB信号转导途径调控炎症反应，以及其对肿瘤细胞增殖和转化影响的相关机制已经得到证明。近年来，有关IKKε抑制剂用于治疗炎症性、代谢性疾病和肿瘤疾病的研究有了突飞猛进的进展。

1 经典IκB激酶与非经典IκB激酶（IKK）

IKKα和IKKβ是经典的IκB激酶，它们形成了一个具有调节作用的NEMO（Nuclear factor-Kappa B essential modulator）衔接蛋白复合体(也叫IKKγ)。这种IκB激酶复合体需要有适合的NF-κB信号来响应多种炎症刺激，如TNF和TLR配体。IKKα和IKKβ之间具有高度序列同源性(50%的序列相同，超过70%序列相似)和相似的结构域，IKKα和IKKβ都包含有N端激酶区域(Kinase domain，KD)，羧基端亮氨酸拉链(Leucine zipper，LZ)结构和螺旋-环-螺旋(Helix-loop-helix，HLH)结构。基于与IKKα和IKKβ的序列存在相似性的基础上，研究者发现了两个IKK相关激酶，TANK结合激酶1(TBK1)和IKKε(也称为诱导IKK或IKK-i)。IKKε和TBK1被称为非经典IκB激酶并将IKK家族扩大至四名成员。IKKε作为IKK家族成员之一，其编码基因为IKBKE(Inhibitor of kappa light polypeptide gene en-hancer in B-cells，kinase epsilon)，该基因定位于1q32，包括N端激酶区域，类泛素区域、C端LZ结构以及参与磷酸转移酶活性调节的HLH基序。IKKε的激酶结构域与IKKα和IKKβ相应的结构域在氨基酸序列上分别存在33%和31%的同源性。而且，IKKε也有类似经典IKKs的结构域组成。IKKβ和经典IKKs也共享一个泛素样结构域(ULD)，用于发挥最佳激酶活性[1]。尽管最初将IKKε归类于IKKs是基于它使磷酸化IκBα高表达的能力，但针对缺乏IKKε细胞的研究表明，它并不是IκBα磷酸化过程中所必需的。相反，IKKε被证明有助于脂多糖和病毒诱导的IRF3和IRF7的磷酸化过程，对它的同型二聚、核转运和Ι型干扰素基因(IFN-α和IFN-β)的激活起允许作用[2]。

2 IKKε在炎症和代谢性疾病中的作用

IKKε的活性已与炎症性疾病的病理改变联系到一起，如类风湿关节炎（RA）[3-5]。例如，IKKε在RA患者滑膜内膜中持续性表达并且磷酸化，导致由IRF3驱动的炎性介质的失控性释放，如IFN-β、基质金属蛋白酶和趋化因子[4]。此外，IKKε的单核苷酸多态性已与RA早期阶段联系在一起，而且全基因组相关研究发现了IKKε是系统性红斑狼疮（SLE）的易感基因，而Ι型干扰素在此病中起着主要作用[6-7]。

IKKε也与肺部炎症有关。IKKε缺陷小鼠在鼻内给IL-17后，表现出较少的中性粒细胞浸润和促炎因子及趋化因子的表达。令人惊讶的是，这个模型中IKKε缺陷没有影响NF-κB的活化，但是减弱了MAP激酶信号[8]。AKT-mTOR信号转导通路通过磷酸化和钝化GSK3a，调节由IL-1诱导的Th17细胞的水平。最新研究发现IKKε可以促进这一通路，说明了IKKε在调节IL-17反应中所起的作用[9]。IKKε主要通过调节NF-κB、IFN和IL-17的反应，在炎症性疾病的病理生理过程中起着重要作用。

IKKε也可能是一个治疗炎症性疼痛的潜在靶点。在炎症疼痛模型(后肢注射酵母多糖或注射福尔马林诱发炎症)中，IKKε缺陷小鼠与野生型小鼠相比，明显表现出疼痛行为减少，表示IKKε有助于炎症性疼痛的发展[10]。在同一时间，痛觉神经元中引起的NF-κB的活化减少，反映了炎症基因表达水平降低。

IKKε已被报告为炎症和肥胖之间的一个重要连接点。肥胖小鼠有很高的罹患炎症或代谢性疾病（如2型糖尿病）的风险。事实上，肥胖类似于一个持续性的低度炎症状态，NF-κB活性升高引起肥胖小鼠肝脏中IKKε表达增加，脂肪细胞和脂肪组织中的巨噬细胞增多。这些反应受葡萄糖和脂质代谢过程涉及的调节蛋白和酶的表达水平变化调节，胰岛素抵抗过程中相关前炎性细胞因子和蛋白质生成减少也对其有调节作用。对培养的脂肪细胞和肝癌细胞进行转染会引起IKKε引起的类似的变化，提示IKKε在调节肝脏炎症中有直接作用。然而，另一组报道了和前面结论相矛盾的结果，其表示在由高脂饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗模型中，IKKε基因敲除小鼠和野生型小鼠之间没有区别[11]。因此，需要更多的研究来定义IKKε在代谢性疾病发展过程中的确切作用。

3 IKKε在肿瘤中的作用

IKKε已与多种癌症的发生和发展联系在一起，并且可能作为一种癌基因促进恶性转化。例如，某些乳腺癌细胞系和30%的原始人类乳腺肿瘤细胞中的IKKε高水平表达[12]。高IKKε表达往往与c-Rel和p65NF-κB的亚基在细胞核中（例如在原发性乳腺肿瘤）积聚有关，而IKKε沉默在一些乳腺癌细胞系被证实可以降低NF-κB的活性和细胞增殖[13]。同样，在乳腺癌细胞中引入惰性IKKε突变体(IKKεK38A)，对内源性IKKε施加一个显性负作用后，NF-κB依赖性基因的表达减少（例如细胞周期蛋白D1和RelB基因)[14]，证明了IKKε催化活性的必要性。这些事件导致NF-κB活化增强，从而促进了乳腺上皮细胞的存活、转化和增殖。另外，在不同的原发性肿瘤和来自于不同肿瘤的细胞系里，如肺和乳腺的恶性肿瘤，升高的IKKε水平也与信号传导与转录激活子(STAT1)的活化有关，这可能有助于IKKε的致癌活动。最近，人类卵巢癌细胞系和原发性肿瘤也显示IKKε水平和活性的升高，普遍的低生存率与此有关[15-16]。此外，变异IKKε与晚期和高分化肿瘤有联系，提示IKKε在卵巢肿瘤的进展期比初期发挥的作用更大。最后，在不同NF-κB家族成员水平升高的前列腺癌和食管鳞状细胞癌中，IKKε还被描述为一种致癌基因，在肾透明细胞癌中也是如此。

高水平IKKε对得到确认的化学疗法有抵抗作用[17]。这亦是提高了NF-κB的活化水平，从而促进癌细胞存活，并降低其对化疗药物和电离辐射的敏感性。不幸的是，在IKKε活性丧失的乳腺肿瘤细胞中，尽管NF-κB的活性降低，肿瘤细胞对化疗仍有抵抗，这表明细胞死亡的调节还涉及其他机制。在这方面，值得一提的是，一些神经胶质瘤细胞系和人类原发性神经胶质瘤组织中表现出IKKε水平升高和对DNA损伤诱导的细胞凋亡敏感性降低[18]。然而，IKKε的抑制使细胞更加敏感，证明其有促存活效应。

4 IKKε抑制剂的发展和特性

IKKε在炎症、代谢性疾病以及癌症的发展中所起的作用，体现出IKKε作为一个治疗靶点的潜力。到目前为止，只有几种IKKε的小分子抑制剂。BX-795是市场上第一个IKKε抑制剂，在体外在纳摩尔浓度的水平抑制TBK1和IKKε活性[19]。然而，BX-795的特异性是一个问题，因为它最初是被作为3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)的抑制剂开发的，后来才发现它也抑制IKKε[20]。而且，BX-795对几个其他激酶，包括JNK和p38 MAP激酶[19，21]，表现出脱靶效应。MRT67307，为BX-795的改良版本，不再抑制JNK或p38 MAP激酶，但对TBK1和PDK1[19-21]的活动仍有干扰。

随着最近IKKε的底物特异性被阐明[22]，更有效、更好的IKKε抑制剂可能得到发展。IKKε一致的磷酸化模体与IKKβ的磷酸化模体不同，但是与TBK1的一致，提示要将TBK1不作为目标，IKKε抑制剂的发展是非常困难的。然而，使用特定的IKKε/TBK1底物肽进行高通量筛选时，一些引导分子表现出对IKKε或TBK1有选择性。但是，因为IKKε和TBK1在致癌和炎症信号通路中有许多重叠的功能，很可能IKKε特异性抑制剂的治疗效果将因TBK1的冗余活性而受到限制。因此，至少在某些情况下，这两种激酶活性的抑制剂可能是一种相对更好的治疗方法。因此，更多关于调节IKKε表达的分子机制的基础研究可能进一步推动IKKε靶向药物的发展。

5 问题与展望

经典和非经典IKKs之间的关系，以及其他信号传导通路，也许是研究上述疾病的线索。许多涉及IKK和IKK相关激酶之间的连接成分(例如TANK、NEMO)被磷酸化或由不同类型的泛素链修饰，但这些修改的结果尚不完全清楚。研究者也认为，IKKε与不同的链接蛋白(TANK，NAP1，SINTBAD)形成不同的复合体，可能执行不同的功能。未来关于内含不同IKKε链接蛋白的IKKε复合体其存在和功能的研究引起了许多研究者的兴趣，因为这也许能提供许多可选择性的IKKε目标。IKKε表达的强诱导性和它在多种肿瘤中的过度表达也是值得研究的。什么是调节IKKε表达的上行信号？什么决定了IKKε的稳定性？IKKε的过度表达是否足以致癌？在这方面，产生(例如乳腺)组织特异性IKKε转基因小鼠可能提供非常丰富的信息。

IKKε作为抗炎或抗癌治疗靶点的潜在价值，需要对其涉及的机制和通路进行进一步研究以证明。医药行业一直非常希望将IKKα/IKKβ抑制剂发展成新型的抗炎药物，但到目前为止，获得的成就有限。由于NF-κB调节着人体许多生理功能，非选择性和完全抑制NF-κB通路可能会导致严重的副作用。更特异性的受体或者NF-κB依赖性基因某特定片段的表达，所产生的选择性抑制NF-κB活性的化合物，副作用会减少。因此，IKKε作为非经典IκB激酶很可能成为这样的靶点，对于炎症、代谢性疾病及肿瘤的治疗将具有重要的临床价值。

总之，IKKε在炎症、代谢性疾病以及肿瘤的发生及发展过程中起到了重要的作用。如何延缓或抑制炎症，代谢性疾病及肿瘤的发生发展机制，IKKε特异性抑制剂的开发和运用，以及利用条件性基因敲除/敲入/转基因小鼠研究IKKε及它的调节物或底物，可能会给上述许多问题提供答案。最终，这可能使得IKKε特异性抑制剂成功用于治疗自身免疫性疾病、肥胖、糖尿病和某些癌症。

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邹秀兰。E-mail：zouxl61@126.com