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Nrf2與癌癥特征
發(fā)表于：2019-06-20 作者：admin 來(lái)源：本站 點(diǎn)擊量：17284
Montserrat Rojo de la Vega1，Eli Chapman1， Donna D. Zhang 1,2*
1美國(guó)亞利桑那州圖森市亞利桑那大學(xué)藥學(xué)學(xué)院藥理學(xué)與毒理學(xué)系，郵編：85721
2美國(guó)亞利桑那州圖森市亞利桑那大學(xué)癌癥中心，郵編：85721
*通訊: dzhang@pharmacy.arizona.edu
https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.03.022
轉(zhuǎn)錄因子Nrf 2作為細(xì)胞膜氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子，盡管作為一種化學(xué)預(yù)防化合物的靶標(biāo)分子，有助于預(yù)防癌癥和其他疾病，并且積累的證據(jù)已經(jīng)表明Nrf 2作為癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和抗治療的有效干預(yù)途徑，然而，最新的研究結(jié)果揭示了Nrf 2在新陳代謝調(diào)節(jié)中的新功能以及其他重要的細(xì)胞功能，將Nrf 2確立為一個(gè)真正的多效性轉(zhuǎn)錄因子。本篇綜述，我們將揭示Nrf 2在癌癥中的特征，包括腫瘤抑制和腫瘤促進(jìn)作用。
引言
Nrf 2被視為細(xì)胞抗氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子之一，最近的研究發(fā)現(xiàn)Nrf 2的許多功能不僅僅是其氧化還原調(diào)節(jié)能力，在其被發(fā)現(xiàn)20年后，Nrf 2已經(jīng)成為癌癥預(yù)防和治療（由于其在癌癥中的環(huán)境依賴性作用）研究的主要靶標(biāo)，并且它的作用比最初發(fā)現(xiàn)的功能更深遠(yuǎn)，這將帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為Nrf 2靶向癌癥帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。
Nrf 2是一個(gè)CNC、亮氨酸拉鏈（bzip）轉(zhuǎn)錄因子，由7個(gè)Neh域組成，每個(gè)Neh域?qū)?yīng)著不同的功能（圖1）。而Nrf 2在所有細(xì)胞類(lèi)型中均表達(dá)，在無(wú)外界刺激狀態(tài)下，它的基礎(chǔ)蛋白水平通常保持較低。三種E3泛素連接酶復(fù)合物調(diào)控Nrf2的泛素化和蛋白酶降解：KEAP1-CUL3-RBX1（主要調(diào)節(jié)機(jī)制）、β-TrCP-SKP1-CUL1-RBX1和HRD1（圖2；框1）（Tebay等，2015年）。Nrf 2通過(guò)小分子異二聚體化Maf蛋白（Zhu and Fahl, 2001）調(diào)控200多個(gè)含有抗氧化反應(yīng)元件基因的基礎(chǔ)水平和誘導(dǎo)表達(dá)。Nrf 2靶基因調(diào)控氧化還原平衡、藥物代謝和排泄、能量代謝、鐵代謝、氨基酸代謝、增殖、自噬、蛋白酶降解、DNA修復(fù)、線粒體生理機(jī)能等（圖2）（Hayes and Dinkova Kostova, 2014; Lee et al., 2017）。
Nrf2和癌癥的特征
二十年前小鼠實(shí)驗(yàn)就證實(shí)Nrf2對(duì)于化學(xué)、輻射（電離、紫外線）誘發(fā)的致癌因素具有保護(hù)作用(Itohet等，1997； Ramos-Gomez 等，2001； Bauer 等，2011；Long 等，2015；Shen等，2015；Sekhar和Freeman，2015；Knatko 等，2015；Tao 等，2013, 2015)。Nrf 2通過(guò)快速修飾化學(xué)致癌物的結(jié)構(gòu)、加速排泄以及抑制活性氧（ROS）或通過(guò)其靶基因的表達(dá)修復(fù)氧化損傷等方式預(yù)防致癌物的侵襲（圖2和圖3）。Nrf 2預(yù)防癌癥的觀點(diǎn)已得到廣泛共識(shí)(Kensler 等，2007；Ma，2013；Jaramillo 和Zhang，2013；Harder 等，2015)。然而，我們的團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)Nrf 2的化學(xué)預(yù)防作用并不能有效預(yù)防基因誘導(dǎo)的Kras G12D肺癌模型（Tao等，2017b）。
在過(guò)去的十多年里，報(bào)道了許多在癌細(xì)胞中Nrf 2活化促進(jìn)癌癥進(jìn)展Satohet等，2013； Tao等，2017b；DeNicola等， 2011）、轉(zhuǎn)移（Wang 等，2016）和抗化療和放療（Padmanabhan 等，2006；Singh 等，2006）的研究，這種現(xiàn)象被描述為Nrf 2的“黑暗面”（圖3）（Wang等人，2008年）。借助新技術(shù)以及對(duì)Nrf 2新功能的發(fā)現(xiàn)，我們更深刻理解Nrf2在癌癥不同階段發(fā)展中發(fā)揮的角色。值得注意的是，Nrf 2既有上調(diào)靶基因直接作用，又有氧化還原的間接作用，接下來(lái)我們逐一介紹(圖 4) (Hanahan和Weinberg，2000，2011)。
持續(xù)的增殖信號(hào)
多項(xiàng)研究結(jié)果表明：細(xì)胞的增殖與Nrf 2水平相關(guān)，Keap-I-細(xì)胞增殖速度快于野生型，Nrf 2-I-增殖速度更慢(Zhang等，2015a，2016；Lister等，2011；Homma等，2009)。一直以來(lái)，低Nrf 2降低細(xì)胞增殖，并與Ki67表達(dá)降低和P53誘導(dǎo)衰老相關(guān)(Murakami和Motohashi，2015；DeNicola 等，2011)。Nrf 2通過(guò)調(diào)節(jié)基因的基礎(chǔ)水平和誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控細(xì)胞增殖，這些基因如NOTCH1，NPNT，BMPR1A，IGF1，ITGB2，PDGFC，VEGFC和JAG1 (Wakabayashi等，2010；Malhotra等，2010)。癌細(xì)胞為了增殖和生長(zhǎng)，會(huì)有較好的蛋白合成率，因此，Nrf 2通過(guò)激活調(diào)節(jié)絲氨酸/甘氨酸生物合成途徑基因的表達(dá)，包括phgdh、psat1、psph、shmt1和shmt2的表達(dá)，ATF4既是Nrf 2的下游基因，也是Nrf2的結(jié)合位點(diǎn)(DeNicola et al., 2015; He et al., 2001)(圖 5)。另外，Nrf 2還通過(guò)促進(jìn)cap依賴型和非依懶型mRNA信使翻譯和調(diào)節(jié)氧化還原代謝機(jī)制調(diào)控細(xì)胞增殖(Chio 等，2016)。
1美國(guó)亞利桑那州圖森市亞利桑那大學(xué)藥學(xué)學(xué)院藥理學(xué)與毒理學(xué)系，郵編：85721
2美國(guó)亞利桑那州圖森市亞利桑那大學(xué)癌癥中心，郵編：85721
*通訊: dzhang@pharmacy.arizona.edu
https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.03.022
轉(zhuǎn)錄因子Nrf 2作為細(xì)胞膜氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子，盡管作為一種化學(xué)預(yù)防化合物的靶標(biāo)分子，有助于預(yù)防癌癥和其他疾病，并且積累的證據(jù)已經(jīng)表明Nrf 2作為癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和抗治療的有效干預(yù)途徑，然而，最新的研究結(jié)果揭示了Nrf 2在新陳代謝調(diào)節(jié)中的新功能以及其他重要的細(xì)胞功能，將Nrf 2確立為一個(gè)真正的多效性轉(zhuǎn)錄因子。本篇綜述，我們將揭示Nrf 2在癌癥中的特征，包括腫瘤抑制和腫瘤促進(jìn)作用。
引言
Nrf 2被視為細(xì)胞抗氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子之一，最近的研究發(fā)現(xiàn)Nrf 2的許多功能不僅僅是其氧化還原調(diào)節(jié)能力，在其被發(fā)現(xiàn)20年后，Nrf 2已經(jīng)成為癌癥預(yù)防和治療（由于其在癌癥中的環(huán)境依賴性作用）研究的主要靶標(biāo)，并且它的作用比最初發(fā)現(xiàn)的功能更深遠(yuǎn)，這將帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為Nrf 2靶向癌癥帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。
Nrf 2是一個(gè)CNC、亮氨酸拉鏈（bzip）轉(zhuǎn)錄因子，由7個(gè)Neh域組成，每個(gè)Neh域?qū)?yīng)著不同的功能（圖1）。而Nrf 2在所有細(xì)胞類(lèi)型中均表達(dá)，在無(wú)外界刺激狀態(tài)下，它的基礎(chǔ)蛋白水平通常保持較低。三種E3泛素連接酶復(fù)合物調(diào)控Nrf2的泛素化和蛋白酶降解：KEAP1-CUL3-RBX1（主要調(diào)節(jié)機(jī)制）、β-TrCP-SKP1-CUL1-RBX1和HRD1（圖2；框1）（Tebay等，2015年）。Nrf 2通過(guò)小分子異二聚體化Maf蛋白（Zhu and Fahl, 2001）調(diào)控200多個(gè)含有抗氧化反應(yīng)元件基因的基礎(chǔ)水平和誘導(dǎo)表達(dá)。Nrf 2靶基因調(diào)控氧化還原平衡、藥物代謝和排泄、能量代謝、鐵代謝、氨基酸代謝、增殖、自噬、蛋白酶降解、DNA修復(fù)、線粒體生理機(jī)能等（圖2）（Hayes and Dinkova Kostova, 2014; Lee et al., 2017）。
Nrf2和癌癥的特征
二十年前小鼠實(shí)驗(yàn)就證實(shí)Nrf2對(duì)于化學(xué)、輻射（電離、紫外線）誘發(fā)的致癌因素具有保護(hù)作用(Itohet等，1997； Ramos-Gomez 等，2001； Bauer 等，2011；Long 等，2015；Shen等，2015；Sekhar和Freeman，2015；Knatko 等，2015；Tao 等，2013, 2015)。Nrf 2通過(guò)快速修飾化學(xué)致癌物的結(jié)構(gòu)、加速排泄以及抑制活性氧（ROS）或通過(guò)其靶基因的表達(dá)修復(fù)氧化損傷等方式預(yù)防致癌物的侵襲（圖2和圖3）。Nrf 2預(yù)防癌癥的觀點(diǎn)已得到廣泛共識(shí)(Kensler 等，2007；Ma，2013；Jaramillo 和Zhang，2013；Harder 等，2015)。然而，我們的團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)Nrf 2的化學(xué)預(yù)防作用并不能有效預(yù)防基因誘導(dǎo)的Kras G12D肺癌模型（Tao等，2017b）。
在過(guò)去的十多年里，報(bào)道了許多在癌細(xì)胞中Nrf 2活化促進(jìn)癌癥進(jìn)展Satohet等，2013； Tao等，2017b；DeNicola等， 2011）、轉(zhuǎn)移（Wang 等，2016）和抗化療和放療（Padmanabhan 等，2006；Singh 等，2006）的研究，這種現(xiàn)象被描述為Nrf 2的“黑暗面”（圖3）（Wang等人，2008年）。借助新技術(shù)以及對(duì)Nrf 2新功能的發(fā)現(xiàn)，我們更深刻理解Nrf2在癌癥不同階段發(fā)展中發(fā)揮的角色。值得注意的是，Nrf 2既有上調(diào)靶基因直接作用，又有氧化還原的間接作用，接下來(lái)我們逐一介紹(圖 4) (Hanahan和Weinberg，2000，2011)。
持續(xù)的增殖信號(hào)
多項(xiàng)研究結(jié)果表明：細(xì)胞的增殖與Nrf 2水平相關(guān)，Keap-I-細(xì)胞增殖速度快于野生型，Nrf 2-I-增殖速度更慢(Zhang等，2015a，2016；Lister等，2011；Homma等，2009)。一直以來(lái)，低Nrf 2降低細(xì)胞增殖，并與Ki67表達(dá)降低和P53誘導(dǎo)衰老相關(guān)(Murakami和Motohashi，2015；DeNicola 等，2011)。Nrf 2通過(guò)調(diào)節(jié)基因的基礎(chǔ)水平和誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控細(xì)胞增殖，這些基因如NOTCH1，NPNT，BMPR1A，IGF1，ITGB2，PDGFC，VEGFC和JAG1 (Wakabayashi等，2010；Malhotra等，2010)。癌細(xì)胞為了增殖和生長(zhǎng)，會(huì)有較好的蛋白合成率，因此，Nrf 2通過(guò)激活調(diào)節(jié)絲氨酸/甘氨酸生物合成途徑基因的表達(dá)，包括phgdh、psat1、psph、shmt1和shmt2的表達(dá)，ATF4既是Nrf 2的下游基因，也是Nrf2的結(jié)合位點(diǎn)(DeNicola et al., 2015; He et al., 2001)(圖 5)。另外，Nrf 2還通過(guò)促進(jìn)cap依賴型和非依懶型mRNA信使翻譯和調(diào)節(jié)氧化還原代謝機(jī)制調(diào)控細(xì)胞增殖(Chio 等，2016)。
圖1 轉(zhuǎn)錄因子Nrf 2的蛋白結(jié)構(gòu)域及其陰性調(diào)節(jié)器Keap 1
NRF 2是由7個(gè)NRF 2-ECH同族結(jié)構(gòu)域（Neh）組成，突出顯示了負(fù)責(zé)NRF2負(fù)調(diào)節(jié)的氨基酸基序是KEAP1（Neh2中的DLG和ETGE）和β-TrCP（eh6中的DSGIS和DSAPGS）。促進(jìn)β-TrCP的識(shí)別是通過(guò)GSK3b磷酸化DSGIS基序中的絲氨酸（S）殘基。Neh3,4和5反向激活很重要。Neh1是CNC-bZIP結(jié)構(gòu)域，與小MAF蛋白相互作用。多泛素化（Ub）賴氨酸（K）殘基有助于26S蛋白酶體對(duì)NRF2的降解。KEAP1由氨基末端區(qū)域（NTR），復(fù)合物， bric-a`-brac（BTB）結(jié)構(gòu)域，中間區(qū)域（IVR）和六個(gè)Kelch結(jié)構(gòu)域組成，與C末端區(qū)域結(jié)合 （CTR），形成與NRF2，p62和其他含有E / STGE區(qū)域的蛋白質(zhì)相互作用。BTB結(jié)構(gòu)域?qū)EAP1二聚化和與含有CUL3，含有半胱氨酸殘基（C151），可檢測(cè)活性氧（ROS）和親電試劑的相互作用很重要。其他KEAP1結(jié)構(gòu)域的半胱氨酸殘基與其他刺激物的相關(guān)性（未顯示）。
調(diào)節(jié)增殖的致癌蛋白增加NRF 2的轉(zhuǎn)錄，例如KRAS G12D，BRAF V619E和MYC(DeNicola等，2011；Tao等，2014)。NRF 2基因在其啟動(dòng)子中含有12-O-十四烷基佛波醇-13-乙酸酯（TPA）反應(yīng)元件（TRE）（Tao等，2014），這是一個(gè)重要的AP-1轉(zhuǎn)錄因子，多種致癌信號(hào)的細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)劑的結(jié)合位點(diǎn)（Shaulian和Karin，2002）。KRAS驅(qū)動(dòng)的癌癥，嚴(yán)重依賴于NRF2來(lái)維持促有絲分裂信號(hào)傳導(dǎo)，例如胰腺癌和肺癌（DeNicola等，2011; Krallet等，2017）。例如，在減少狀態(tài)下，NRF 2依賴性氧化還原調(diào)節(jié)金屬蛋白酶ADAM10維持所必需的水平，以使其脫落表皮生長(zhǎng)因子（EGF）并維持胰腺類(lèi)器官的自分泌生長(zhǎng)信號(hào)傳導(dǎo)（Chio等，2016）。NRF 2也可能獨(dú)立于生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)而促進(jìn)增殖，因?yàn)镋GF受體（EGFR）酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）不能抑制具有組成型NRF2活化的肺癌細(xì)胞的增殖（Yamadori等，2012）。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-AKT途徑是通常也可以通過(guò)組成型方法在癌癥中解除管制激活受體酪氨酸激酶或通過(guò)其失活抑制因子PTEN（Porta等，2014）。AKT通過(guò)NR-2中的Neh6 降解決定因子磷酸化和被b-TrCP識(shí)別抑制GSK3（圖1）（Rada等，2011,2012）。 因此，在突變（無(wú)活性）的細(xì)胞中，PTEN，PI3K-AKT和NRF2信號(hào)傳導(dǎo)增加，導(dǎo)致更高的增殖速率和增加致癌作用（Rojo等，2014）。
在人胚胎干細(xì)胞（hESCs）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）和癌癥干細(xì)胞（CSCs）中觀察到高NRF 2表達(dá)（Jang等，2014；Wu等，2015；Zhu等，2014）。NRF 2調(diào)控與干細(xì)胞相關(guān)的幾種蛋白質(zhì)的表達(dá)，如ALDH酶，NOTCH1和SIRT1（Alnouti和Klaassen，2008; Yoon等，2016；Wakabayashi等人，2014）。有趣的是，NOTCH的激活進(jìn)一步激活了NRF 2，突出了兩種途徑之間的正相關(guān)性（Wakabayashi等，2014）。NRF 2的下調(diào)損害干細(xì)胞自我更新和誘導(dǎo)分化，并與降低OCT4，NANOG，SOX2，BMI-1，BCL-2和TERT的表達(dá)相關(guān)（Jia等，2015；Zhu等，2013,2014；Jang等，2014）。CSCs對(duì)常規(guī)抗癌治療無(wú)效，主要是由于它們的增殖指數(shù)低，抗氧化能力高，藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和抗凋亡蛋白高表達(dá)（Shibue和Weinberg，2017；Ishimoto等，2011；Jia等，2015；Diehn等，2009）。因此，提出了NRF 2抑制劑作為誘導(dǎo)CSC分化以增加癌癥治療功效的策略（Wu等，2015；Jia等，2015; Zhu等，2014；Ryoo等，2015）。
對(duì)抗生長(zhǎng)信號(hào)不敏感
視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（RB）通過(guò)抑制E2F1轉(zhuǎn)錄因子負(fù)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，所以它經(jīng)常在許多腫瘤中下調(diào)，RB的喪失與ROS產(chǎn)生增加以及對(duì)化療藥物如順鉑和依托泊苷的敏感性增加有關(guān)（Macleod，2008）。有趣的是，在Rb-I-在細(xì)胞系和前列腺癌小鼠模型中，RB通過(guò)SV40大量抗原的表達(dá)而失活，與野生型細(xì)胞或正常前列腺組織相比，它們的NRF2的RNA和蛋白質(zhì)水平大大降低（Frohlich等，2008），因此，NRF2水平較低可以解釋為ROS產(chǎn)生增加，對(duì)化學(xué)療法的敏感性增加，以及RB損失后觀察到的線粒體生物發(fā)生減少導(dǎo)致的（Sankaran等，2008）。同樣，感染人乳頭瘤病毒的細(xì)胞（HPV），其表達(dá)病毒癌蛋白E7，可以導(dǎo)致RB失活，也具有促進(jìn)ROS產(chǎn)生，盡管尚未確定這是否是NRF2表達(dá)降低的結(jié)果（Williams等，2014；De Marco等，2012）。然而，由于E2F1不直接調(diào)節(jié)Nrf2 / Nfe212 mRNA表達(dá)，解釋了Rb-I-中缺失NRF2的低mRNA表達(dá)（Frohlich等，2008）。相比之下，其他報(bào)告表明，慢性丙型肝炎病毒（HCV）感染也會(huì)導(dǎo)致RB降解，但會(huì)激活NRF 2，這表明NRF 2激活可以幫助細(xì)胞對(duì)抗HCV的感染。此外，NRF 2誘導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CDKi）p15（Cdkn2a）和p21（Cdkn1a）的表達(dá)，其在中度氧化應(yīng)激條件下誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，恢復(fù)氧化還原穩(wěn)態(tài)以防止更大的損傷。同樣，在部分肝切除的小鼠模型中，組成型活性NRF 2轉(zhuǎn)基因在肝細(xì)胞中的表達(dá)是通過(guò)上調(diào)p15抑制肝再生（Kohler等，2014），但是仍然需要確定NRF2依賴性細(xì)胞周期抑制是否與癌變相關(guān)。
NRF 2是由7個(gè)NRF 2-ECH同族結(jié)構(gòu)域（Neh）組成，突出顯示了負(fù)責(zé)NRF2負(fù)調(diào)節(jié)的氨基酸基序是KEAP1（Neh2中的DLG和ETGE）和β-TrCP（eh6中的DSGIS和DSAPGS）。促進(jìn)β-TrCP的識(shí)別是通過(guò)GSK3b磷酸化DSGIS基序中的絲氨酸（S）殘基。Neh3,4和5反向激活很重要。Neh1是CNC-bZIP結(jié)構(gòu)域，與小MAF蛋白相互作用。多泛素化（Ub）賴氨酸（K）殘基有助于26S蛋白酶體對(duì)NRF2的降解。KEAP1由氨基末端區(qū)域（NTR），復(fù)合物， bric-a`-brac（BTB）結(jié)構(gòu)域，中間區(qū)域（IVR）和六個(gè)Kelch結(jié)構(gòu)域組成，與C末端區(qū)域結(jié)合 （CTR），形成與NRF2，p62和其他含有E / STGE區(qū)域的蛋白質(zhì)相互作用。BTB結(jié)構(gòu)域?qū)EAP1二聚化和與含有CUL3，含有半胱氨酸殘基（C151），可檢測(cè)活性氧（ROS）和親電試劑的相互作用很重要。其他KEAP1結(jié)構(gòu)域的半胱氨酸殘基與其他刺激物的相關(guān)性（未顯示）。
調(diào)節(jié)增殖的致癌蛋白增加NRF 2的轉(zhuǎn)錄，例如KRAS G12D，BRAF V619E和MYC(DeNicola等，2011；Tao等，2014)。NRF 2基因在其啟動(dòng)子中含有12-O-十四烷基佛波醇-13-乙酸酯（TPA）反應(yīng)元件（TRE）（Tao等，2014），這是一個(gè)重要的AP-1轉(zhuǎn)錄因子，多種致癌信號(hào)的細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)劑的結(jié)合位點(diǎn)（Shaulian和Karin，2002）。KRAS驅(qū)動(dòng)的癌癥，嚴(yán)重依賴于NRF2來(lái)維持促有絲分裂信號(hào)傳導(dǎo)，例如胰腺癌和肺癌（DeNicola等，2011; Krallet等，2017）。例如，在減少狀態(tài)下，NRF 2依賴性氧化還原調(diào)節(jié)金屬蛋白酶ADAM10維持所必需的水平，以使其脫落表皮生長(zhǎng)因子（EGF）并維持胰腺類(lèi)器官的自分泌生長(zhǎng)信號(hào)傳導(dǎo)（Chio等，2016）。NRF 2也可能獨(dú)立于生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)而促進(jìn)增殖，因?yàn)镋GF受體（EGFR）酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）不能抑制具有組成型NRF2活化的肺癌細(xì)胞的增殖（Yamadori等，2012）。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-AKT途徑是通常也可以通過(guò)組成型方法在癌癥中解除管制激活受體酪氨酸激酶或通過(guò)其失活抑制因子PTEN（Porta等，2014）。AKT通過(guò)NR-2中的Neh6 降解決定因子磷酸化和被b-TrCP識(shí)別抑制GSK3（圖1）（Rada等，2011,2012）。 因此，在突變（無(wú)活性）的細(xì)胞中，PTEN，PI3K-AKT和NRF2信號(hào)傳導(dǎo)增加，導(dǎo)致更高的增殖速率和增加致癌作用（Rojo等，2014）。
在人胚胎干細(xì)胞（hESCs）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）和癌癥干細(xì)胞（CSCs）中觀察到高NRF 2表達(dá)（Jang等，2014；Wu等，2015；Zhu等，2014）。NRF 2調(diào)控與干細(xì)胞相關(guān)的幾種蛋白質(zhì)的表達(dá)，如ALDH酶，NOTCH1和SIRT1（Alnouti和Klaassen，2008; Yoon等，2016；Wakabayashi等人，2014）。有趣的是，NOTCH的激活進(jìn)一步激活了NRF 2，突出了兩種途徑之間的正相關(guān)性（Wakabayashi等，2014）。NRF 2的下調(diào)損害干細(xì)胞自我更新和誘導(dǎo)分化，并與降低OCT4，NANOG，SOX2，BMI-1，BCL-2和TERT的表達(dá)相關(guān)（Jia等，2015；Zhu等，2013,2014；Jang等，2014）。CSCs對(duì)常規(guī)抗癌治療無(wú)效，主要是由于它們的增殖指數(shù)低，抗氧化能力高，藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和抗凋亡蛋白高表達(dá)（Shibue和Weinberg，2017；Ishimoto等，2011；Jia等，2015；Diehn等，2009）。因此，提出了NRF 2抑制劑作為誘導(dǎo)CSC分化以增加癌癥治療功效的策略（Wu等，2015；Jia等，2015; Zhu等，2014；Ryoo等，2015）。
對(duì)抗生長(zhǎng)信號(hào)不敏感
視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（RB）通過(guò)抑制E2F1轉(zhuǎn)錄因子負(fù)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，所以它經(jīng)常在許多腫瘤中下調(diào)，RB的喪失與ROS產(chǎn)生增加以及對(duì)化療藥物如順鉑和依托泊苷的敏感性增加有關(guān)（Macleod，2008）。有趣的是，在Rb-I-在細(xì)胞系和前列腺癌小鼠模型中，RB通過(guò)SV40大量抗原的表達(dá)而失活，與野生型細(xì)胞或正常前列腺組織相比，它們的NRF2的RNA和蛋白質(zhì)水平大大降低（Frohlich等，2008），因此，NRF2水平較低可以解釋為ROS產(chǎn)生增加，對(duì)化學(xué)療法的敏感性增加，以及RB損失后觀察到的線粒體生物發(fā)生減少導(dǎo)致的（Sankaran等，2008）。同樣，感染人乳頭瘤病毒的細(xì)胞（HPV），其表達(dá)病毒癌蛋白E7，可以導(dǎo)致RB失活，也具有促進(jìn)ROS產(chǎn)生，盡管尚未確定這是否是NRF2表達(dá)降低的結(jié)果（Williams等，2014；De Marco等，2012）。然而，由于E2F1不直接調(diào)節(jié)Nrf2 / Nfe212 mRNA表達(dá)，解釋了Rb-I-中缺失NRF2的低mRNA表達(dá)（Frohlich等，2008）。相比之下，其他報(bào)告表明，慢性丙型肝炎病毒（HCV）感染也會(huì)導(dǎo)致RB降解，但會(huì)激活NRF 2，這表明NRF 2激活可以幫助細(xì)胞對(duì)抗HCV的感染。此外，NRF 2誘導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CDKi）p15（Cdkn2a）和p21（Cdkn1a）的表達(dá)，其在中度氧化應(yīng)激條件下誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，恢復(fù)氧化還原穩(wěn)態(tài)以防止更大的損傷。同樣，在部分肝切除的小鼠模型中，組成型活性NRF 2轉(zhuǎn)基因在肝細(xì)胞中的表達(dá)是通過(guò)上調(diào)p15抑制肝再生（Kohler等，2014），但是仍然需要確定NRF2依賴性細(xì)胞周期抑制是否與癌變相關(guān)。
圖2. NRF2信號(hào)通路
NRF2由三種E3泛素連接酶復(fù)合物負(fù)調(diào)節(jié)：KEAP1-CUL3-RBX1復(fù)合物，b-TrCP-SKP1-CUL1-RBX1復(fù)合物和HRD1。當(dāng)暴露于ROS，親電子或自噬調(diào)節(jié)后NRF2蛋白水平增加時(shí)，NRF2易位至細(xì)胞核，與MAF二聚化蛋白質(zhì)和它們一起結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件（ARE）以激活其靶基因的轉(zhuǎn)錄。 指出了由NRF2靶基因調(diào)節(jié)的一般過(guò)程的實(shí)例。 ER，內(nèi)質(zhì)網(wǎng); PPP，戊糖磷酸途徑。
NRF2由三種E3泛素連接酶復(fù)合物負(fù)調(diào)節(jié)：KEAP1-CUL3-RBX1復(fù)合物，b-TrCP-SKP1-CUL1-RBX1復(fù)合物和HRD1。當(dāng)暴露于ROS，親電子或自噬調(diào)節(jié)后NRF2蛋白水平增加時(shí)，NRF2易位至細(xì)胞核，與MAF二聚化蛋白質(zhì)和它們一起結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件（ARE）以激活其靶基因的轉(zhuǎn)錄。 指出了由NRF2靶基因調(diào)節(jié)的一般過(guò)程的實(shí)例。 ER，內(nèi)質(zhì)網(wǎng); PPP，戊糖磷酸途徑。
受體酪氨酸激酶（RTK）抑制劑和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）抑制劑是分子靶向治療劑，用于治療在這些途徑中具有特定致癌突變或蛋白質(zhì)擴(kuò)增的腫瘤。通過(guò)抑制促有絲分裂信號(hào)傳導(dǎo)，這些抑制劑產(chǎn)生短暫反應(yīng)，其不可避免地伴隨著抗性。最近，在幾種敲除CRISPR-Cas9肺癌細(xì)胞模型中，篩選鑒定對(duì)多種抑制劑的抗性介質(zhì)，揭示敲除KEAP1（KEAP1 KO）始終如一地且強(qiáng)持續(xù)地對(duì)所有細(xì)胞系的抑制劑的抗性（Krall等，J.Med.Chem.，2017）。由于KEAP1 KO細(xì)胞中NRF2的缺失恢復(fù)了對(duì)抑制劑的敏感性，所以，在RTK / MAPK抑制后，KEAP1 KO細(xì)胞依賴于NRF2信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)維持氧化還原穩(wěn)態(tài)和存活，（Krall等，2017）。同樣，野生型和過(guò)表達(dá)型也是如此，不可降解的突變體NRF2賦予對(duì)抑制劑的抗性（Krall等，2017）。重要的是，KEAP1 KO細(xì)胞不會(huì)重新激活MAPK信號(hào)或降低凋亡蛋白BIM的表達(dá)，這表明這些細(xì)胞的存活和增殖是由于NRF2表達(dá)增加。
抗細(xì)胞凋亡
化學(xué)預(yù)防化合物對(duì)NRF2的激活減少了細(xì)胞凋亡，而NRF2的遺傳或藥理學(xué)抑制增加了對(duì)氧化損傷的凋亡細(xì)胞的數(shù)量（Li等，2002；Niso-Santano等，2010；Arlt等，2009）。癌細(xì)胞激活NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)以響應(yīng)放射療法和一些產(chǎn)生ROS的化學(xué)治療劑（Wang等，2006），使它們對(duì)細(xì)胞凋亡具有內(nèi)在抗性。此外，癌細(xì)胞可通過(guò)各種機(jī)制激活組成型NRF 2獲得抗性，包括NRF2 ，KEAP1或CUL3的體細(xì)胞突變；KEAP1，CUL3和RBX1的表觀遺傳沉默；NRF 2的擴(kuò)增；KEAP1，CUL3或RBX1的缺失；NRF2的致癌誘導(dǎo)；KEAP1的親電加成；通過(guò)KEAP1通過(guò)與其他蛋白質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)性相互作用破壞NRF2泛素化（Jaramillo和Zhang，2013；Kansanen等，2013）。NRF2通過(guò)誘導(dǎo)BCL-2和BCL-xL的表達(dá)直接抑制細(xì)胞凋亡，減少線粒體中細(xì)胞色素c的釋放，并且在用細(xì)胞毒性劑（如順鉑或依托泊苷）處理后減少caspase-3/7活化（Niture和Jaiswal，2012，2013；Tung等，2015）。因此，NRF2活化可以解釋在BCL-2和BCL-xL / BCL2L1基因中不存在易位，擴(kuò)增或其他已知的表觀遺傳變化時(shí)發(fā)生的高BCL-2水平情況（Ruefli-Brasse和Reed，2017）。同源域相互作用蛋白激酶2（HIPK2）基因是一種新的NRF2靶基因，被鑒定具有抗細(xì)胞凋亡功能并有助于DNA損傷修復(fù)（Torrente等，2017）。有趣的是，HIPK2也被認(rèn)為是通過(guò)未知機(jī)制的NRF2途徑的正調(diào)節(jié)因子，因?yàn)镠IPK2敲除降低了NRF2下游基因的基礎(chǔ)水平和誘導(dǎo)表達(dá)（Torrente等，2017）。HIPK2也具有依賴性作用，因?yàn)閾?jù)報(bào)道它在正常細(xì)胞中通過(guò)磷酸化p53促進(jìn)細(xì)胞凋亡，還通過(guò)促進(jìn)NOTCH1來(lái)增加癌細(xì)胞降解（Ann等，2016），以及降低活力和遷移（D'Orazi等，2002；Hofmann等，2002）。毫無(wú)疑問(wèn)，需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明這一點(diǎn)以及HIPK2-NRF2的抗癌作用機(jī)制。
框1.E3泛素連接酶對(duì)NRF2蛋白質(zhì)水平的調(diào)節(jié)
NRF2的KEAP1依賴性調(diào)節(jié)
如圖1和2所示，Kelch ECH相關(guān)蛋白1（KEAP1）是含有cullin 3（CUL3）的E3遍在蛋白連接酶的底物銜接蛋白。 KEAP1作為二聚體結(jié)合NRF2，通過(guò)其C末端Kelch結(jié)構(gòu)域與位于NRF2的Neh2結(jié)構(gòu)域中的DLG和ETGE基序相互作用（Itoh等，1999; Tong等，2006; cMahon等，2006）。在它們的N末端，KEAP1二聚體與CUL3相互作用，CUL3用作E3連接酶RBX1的支架（Zhang等，2004; Kobayashi等，2004）。通過(guò)AAA + ATP酶p97（或含有valosin的蛋白質(zhì)，VCP）從E3復(fù)合物中提取泛素化的NRF2，然后將其遞送至26S蛋白酶體進(jìn)行降解（Tao等，2017a）。在非通路途徑中，親電子和活性氧（ROS）與KEAP1中的傳感器半胱氨酸，特別是半胱氨酸151（C151）發(fā)生反應(yīng)，影響構(gòu)象和干擾NRF2泛素化（Baird等，2013; Zhang和Hannink，2003; McMahon等，2010）。結(jié)果，新合成的NRF2在胞質(zhì)溶膠中積累，隨后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。 一旦恢復(fù)體內(nèi)平衡，KEAP1將NRF2帶回細(xì)胞質(zhì)中以關(guān)閉其信號(hào)傳導(dǎo)（Sun等，2007,2011）。
NRF2調(diào)節(jié)的另一種模式是KEAP1依賴但是半胱氨酸非依賴性的非經(jīng)典途徑涉及自噬相關(guān)蛋白p62（或sequestosome 1 [SQSTM1]）（Komatsu等，2010; Lau等，2010）。p62是一種支架蛋白，它將物質(zhì)帶入自噬體，并且本身就是自噬降解的底物（Jiang等，2015; Komatsu和Ichimura，2010），p62含有STGE基序，其在絲氨酸（S）殘基磷酸化后模擬高親和力ETGE基序，因此與NRF2競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合KEAP1（Ichimura等，2013）。因此，p62將KEAP1隔離到自噬體中并使NRF2免于KEAP1介導(dǎo)的降解（圖2）。 通常，當(dāng)自噬通量被阻斷時(shí)，p62蛋白水平增加，這導(dǎo)致p62-KEAP1聚集體的病理積累和NRF2的延長(zhǎng)活化（Komatsu等，2010; Lau等，2013）。
NRF2的β-TrCP依賴性調(diào)節(jié)
在NRF2的Neh6結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)對(duì)氧化還原不敏感的區(qū)域，用于鑒定出NRF2降解的新的E3泛素連接酶復(fù)合物（McMahonetal.，2004）。如圖1所示，Neh6含有兩個(gè)基序，DSGIS和DSAPGS，它們通過(guò)F盒WD40底物受體β-TrCP彼此獨(dú)立識(shí)別（Chowdhry等，2013; Rada等，2011）。有趣的是，GSK3b對(duì)DSGIS基序的磷酸化大大增加了β-TrCP對(duì)NRF2的親和力（Rada等，2011; Salazar等，2006）。 通過(guò)其F盒基序，β-TrCP與SKP1-CUL1-RBX1 E3泛素連接酶復(fù)合物結(jié)合，并以獨(dú)立于KEAP1的方式泛素化NRF2（Chowdhryetal，2013; Rada等，2011）（圖2）。 即使在存在KEAP1失活的氧化應(yīng)激情況下，GSK3b的激活也與NRF2的病理性抑制有關(guān)（Rojo等，2008； Gameiro等，2017）。
NRF2的HRD1依賴性調(diào)節(jié)
蛋白質(zhì)滑膜增生因子（SYVN1，以下稱(chēng)HRD1）是ER膜相關(guān)的E3泛素連接酶，最近在肝硬化期間被鑒定為NRF2的負(fù)調(diào)節(jié)因子（Wu等，2014b）。肝硬化的特征是ROS產(chǎn)生增加和ER應(yīng)激，然后激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）（Meakin等，2014）。UPR的一側(cè)通過(guò)需要肌醇的蛋白質(zhì)1α（IRE1α）發(fā)出信號(hào)，IRE1a是一種內(nèi)切核糖核酸酶，其切割XBP1u的mRNA以產(chǎn)生剪接和轉(zhuǎn)錄活性的XBP1（Wang和Kaufman，2014）。XBP1誘導(dǎo)參與ER相關(guān)降解（ERAD）的基因的表達(dá)，例如HRD1。 我們小組發(fā)現(xiàn)HRD1與NRF2的Neh4-5結(jié)構(gòu)域相互作用并在ER應(yīng)激下介導(dǎo)其降解（圖1和2）（Wu等，2014b）。
NRF2的KEAP1依賴性調(diào)節(jié)
如圖1和2所示，Kelch ECH相關(guān)蛋白1（KEAP1）是含有cullin 3（CUL3）的E3遍在蛋白連接酶的底物銜接蛋白。 KEAP1作為二聚體結(jié)合NRF2，通過(guò)其C末端Kelch結(jié)構(gòu)域與位于NRF2的Neh2結(jié)構(gòu)域中的DLG和ETGE基序相互作用（Itoh等，1999; Tong等，2006; cMahon等，2006）。在它們的N末端，KEAP1二聚體與CUL3相互作用，CUL3用作E3連接酶RBX1的支架（Zhang等，2004; Kobayashi等，2004）。通過(guò)AAA + ATP酶p97（或含有valosin的蛋白質(zhì)，VCP）從E3復(fù)合物中提取泛素化的NRF2，然后將其遞送至26S蛋白酶體進(jìn)行降解（Tao等，2017a）。在非通路途徑中，親電子和活性氧（ROS）與KEAP1中的傳感器半胱氨酸，特別是半胱氨酸151（C151）發(fā)生反應(yīng)，影響構(gòu)象和干擾NRF2泛素化（Baird等，2013; Zhang和Hannink，2003; McMahon等，2010）。結(jié)果，新合成的NRF2在胞質(zhì)溶膠中積累，隨后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。 一旦恢復(fù)體內(nèi)平衡，KEAP1將NRF2帶回細(xì)胞質(zhì)中以關(guān)閉其信號(hào)傳導(dǎo)（Sun等，2007,2011）。
NRF2調(diào)節(jié)的另一種模式是KEAP1依賴但是半胱氨酸非依賴性的非經(jīng)典途徑涉及自噬相關(guān)蛋白p62（或sequestosome 1 [SQSTM1]）（Komatsu等，2010; Lau等，2010）。p62是一種支架蛋白，它將物質(zhì)帶入自噬體，并且本身就是自噬降解的底物（Jiang等，2015; Komatsu和Ichimura，2010），p62含有STGE基序，其在絲氨酸（S）殘基磷酸化后模擬高親和力ETGE基序，因此與NRF2競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合KEAP1（Ichimura等，2013）。因此，p62將KEAP1隔離到自噬體中并使NRF2免于KEAP1介導(dǎo)的降解（圖2）。 通常，當(dāng)自噬通量被阻斷時(shí)，p62蛋白水平增加，這導(dǎo)致p62-KEAP1聚集體的病理積累和NRF2的延長(zhǎng)活化（Komatsu等，2010; Lau等，2013）。
NRF2的β-TrCP依賴性調(diào)節(jié)
在NRF2的Neh6結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)對(duì)氧化還原不敏感的區(qū)域，用于鑒定出NRF2降解的新的E3泛素連接酶復(fù)合物（McMahonetal.，2004）。如圖1所示，Neh6含有兩個(gè)基序，DSGIS和DSAPGS，它們通過(guò)F盒WD40底物受體β-TrCP彼此獨(dú)立識(shí)別（Chowdhry等，2013; Rada等，2011）。有趣的是，GSK3b對(duì)DSGIS基序的磷酸化大大增加了β-TrCP對(duì)NRF2的親和力（Rada等，2011; Salazar等，2006）。 通過(guò)其F盒基序，β-TrCP與SKP1-CUL1-RBX1 E3泛素連接酶復(fù)合物結(jié)合，并以獨(dú)立于KEAP1的方式泛素化NRF2（Chowdhryetal，2013; Rada等，2011）（圖2）。 即使在存在KEAP1失活的氧化應(yīng)激情況下，GSK3b的激活也與NRF2的病理性抑制有關(guān)（Rojo等，2008； Gameiro等，2017）。
NRF2的HRD1依賴性調(diào)節(jié)
蛋白質(zhì)滑膜增生因子（SYVN1，以下稱(chēng)HRD1）是ER膜相關(guān)的E3泛素連接酶，最近在肝硬化期間被鑒定為NRF2的負(fù)調(diào)節(jié)因子（Wu等，2014b）。肝硬化的特征是ROS產(chǎn)生增加和ER應(yīng)激，然后激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）（Meakin等，2014）。UPR的一側(cè)通過(guò)需要肌醇的蛋白質(zhì)1α（IRE1α）發(fā)出信號(hào)，IRE1a是一種內(nèi)切核糖核酸酶，其切割XBP1u的mRNA以產(chǎn)生剪接和轉(zhuǎn)錄活性的XBP1（Wang和Kaufman，2014）。XBP1誘導(dǎo)參與ER相關(guān)降解（ERAD）的基因的表達(dá)，例如HRD1。 我們小組發(fā)現(xiàn)HRD1與NRF2的Neh4-5結(jié)構(gòu)域相互作用并在ER應(yīng)激下介導(dǎo)其降解（圖1和2）（Wu等，2014b）。
圖3.NRF2在癌癥中的雙重作用
NRF2在癌癥發(fā)生過(guò)程中的調(diào)節(jié)作用決定了其功能性成果，影響治療干預(yù)效果。通過(guò)經(jīng)典機(jī)制控制正常細(xì)胞中NRF2的活化可防止癌癥發(fā)生，并且適用于癌癥化學(xué)預(yù)防策略。 NRF2的延長(zhǎng)（非規(guī)范）或組成型（失去調(diào)節(jié)機(jī)制）活化參與促癌、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，可以通過(guò)抑制NRF2來(lái)拮抗該不良功能。
ROS通過(guò)ASK的氧化和p38MAPK和JNK的激活來(lái)啟動(dòng)凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)（Finkel，2011）。死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡也取決于ROS的產(chǎn)生；因此，NRF 2缺失使細(xì)胞對(duì)FAS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感，并且可以通過(guò)添加GSH或其前體N-乙酰半胱氨酸來(lái)部分地細(xì)胞凋亡（Kotlo等，2003; Morito等，2003）。高水平的ROS也會(huì)導(dǎo)致p53的積聚和凋亡（Faraonio等，2006；Chen等，2012）。有趣的是，p53對(duì)NRF 2通路的影響是雙向的：低水平的p53通過(guò)p21上調(diào)誘導(dǎo)NRF2通路，但更高的p53水平抑制NRF 2（Chen等，2012；Faraonio等，2006）。p21通過(guò)與其DLG基序結(jié)合并抑制KEAP1介導(dǎo)的NRF2降解以促進(jìn)存活和抗氧化反應(yīng)，以非規(guī)范方式激活NRF 2（Chen等，2009）。值得注意的是，NRF2間接激活NOTCH1的下游基因p21的表達(dá)，表明NRF2和p21之間存在正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的可能性（Wakabayashi等，2010）。相反，當(dāng)ROS水平過(guò)高時(shí)，p53抑制NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)以有效促進(jìn)細(xì)胞凋亡。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，野生型p53通過(guò)與其啟動(dòng)子結(jié)合而下調(diào)NRF2，但突變型p53不會(huì)影響NRF2水平（Tung等，2015），提示癌癥的差異調(diào)節(jié)。最近，已經(jīng)描述了涉及鐵依賴性脂質(zhì)過(guò)氧化的稱(chēng)為細(xì)胞凋亡的新形式的細(xì)胞死亡（Stockwell等，2017）。癌細(xì)胞中的組成型NRF 2活化可通過(guò)控制金屬硫蛋白1G（MT-1G），鐵蛋白（FTL1，F(xiàn)TH1）和鐵蛋白的表達(dá)來(lái)防止游離鐵的積累（Sun等，2016）。此外，NRF 2靶基因AKR1C1和GPX4（Osburn等，2006；Wu等，2011），以及涉及谷胱甘肽（xCT，GCLC，GCLM）和NADPH合成（ME1，IDH1）（圖5），參與脂質(zhì)過(guò)氧化物的減少（Stockwell等，2017；Fan等，2017；Kerins和Ooi，2017）。這是NRF2研究中的一個(gè)新興領(lǐng)域，它將揭示氧化還原穩(wěn)態(tài)與鐵信號(hào)傳導(dǎo)的相互作用，并為觸發(fā)非凋亡性細(xì)胞死亡提供新的治療可能性。
無(wú)限的復(fù)制潛力
衰老的這個(gè)特征通常與端粒酶再激活和避免復(fù)制誘導(dǎo)或致癌基因誘導(dǎo)相關(guān)（Hanahan和Weinberg，2011）。雖然衰老是一種有助于按時(shí)間順序老化及其相關(guān)的病理學(xué)的腫瘤抑制機(jī)制。NRF 2通過(guò)幾種機(jī)制保護(hù)正常培養(yǎng)細(xì)胞免受復(fù)制誘導(dǎo)的衰老，這些機(jī)制可延長(zhǎng)壽命并減少ROS，核變化，DNA損傷和衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）的表達(dá)（Kapeta等，2010；Jodar等，2011；Wang等，2017）。晚期傳代或衰老培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞具有比其早期傳代的增殖對(duì)應(yīng)物更低的NRF2表達(dá)（Kapeta等，2010；Yoon等，2016）。類(lèi)似地，NRF2對(duì)抗抑制成纖維細(xì)胞增殖作用，減少壽命并誘導(dǎo)過(guò)早衰老（Kapeta等，2010；Jodar等，2011）。另一方面，NRF 2的慢性藥理學(xué)活化增加了壽命并延遲了培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞的衰老（Kapetaet等，2010）。這種效應(yīng)可能是由于p53的主要負(fù)調(diào)節(jié)因子NOTCH1和MDM2（You等，2011）的NRF2依賴性轉(zhuǎn)錄，后者反過(guò)來(lái)協(xié)調(diào)衰老。與衰老細(xì)胞保持活力和代謝活性的概念一致，終末衰老細(xì)胞對(duì)藥理學(xué)NRF2活化保持響應(yīng)，盡管這似乎不能恢復(fù)它們的增殖性阻滯（Kapeta等，2010）。
NRF2在癌癥發(fā)生過(guò)程中的調(diào)節(jié)作用決定了其功能性成果，影響治療干預(yù)效果。通過(guò)經(jīng)典機(jī)制控制正常細(xì)胞中NRF2的活化可防止癌癥發(fā)生，并且適用于癌癥化學(xué)預(yù)防策略。 NRF2的延長(zhǎng)（非規(guī)范）或組成型（失去調(diào)節(jié)機(jī)制）活化參與促癌、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，可以通過(guò)抑制NRF2來(lái)拮抗該不良功能。
ROS通過(guò)ASK的氧化和p38MAPK和JNK的激活來(lái)啟動(dòng)凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)（Finkel，2011）。死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡也取決于ROS的產(chǎn)生；因此，NRF 2缺失使細(xì)胞對(duì)FAS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感，并且可以通過(guò)添加GSH或其前體N-乙酰半胱氨酸來(lái)部分地細(xì)胞凋亡（Kotlo等，2003; Morito等，2003）。高水平的ROS也會(huì)導(dǎo)致p53的積聚和凋亡（Faraonio等，2006；Chen等，2012）。有趣的是，p53對(duì)NRF 2通路的影響是雙向的：低水平的p53通過(guò)p21上調(diào)誘導(dǎo)NRF2通路，但更高的p53水平抑制NRF 2（Chen等，2012；Faraonio等，2006）。p21通過(guò)與其DLG基序結(jié)合并抑制KEAP1介導(dǎo)的NRF2降解以促進(jìn)存活和抗氧化反應(yīng)，以非規(guī)范方式激活NRF 2（Chen等，2009）。值得注意的是，NRF2間接激活NOTCH1的下游基因p21的表達(dá)，表明NRF2和p21之間存在正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的可能性（Wakabayashi等，2010）。相反，當(dāng)ROS水平過(guò)高時(shí)，p53抑制NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)以有效促進(jìn)細(xì)胞凋亡。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，野生型p53通過(guò)與其啟動(dòng)子結(jié)合而下調(diào)NRF2，但突變型p53不會(huì)影響NRF2水平（Tung等，2015），提示癌癥的差異調(diào)節(jié)。最近，已經(jīng)描述了涉及鐵依賴性脂質(zhì)過(guò)氧化的稱(chēng)為細(xì)胞凋亡的新形式的細(xì)胞死亡（Stockwell等，2017）。癌細(xì)胞中的組成型NRF 2活化可通過(guò)控制金屬硫蛋白1G（MT-1G），鐵蛋白（FTL1，F(xiàn)TH1）和鐵蛋白的表達(dá)來(lái)防止游離鐵的積累（Sun等，2016）。此外，NRF 2靶基因AKR1C1和GPX4（Osburn等，2006；Wu等，2011），以及涉及谷胱甘肽（xCT，GCLC，GCLM）和NADPH合成（ME1，IDH1）（圖5），參與脂質(zhì)過(guò)氧化物的減少（Stockwell等，2017；Fan等，2017；Kerins和Ooi，2017）。這是NRF2研究中的一個(gè)新興領(lǐng)域，它將揭示氧化還原穩(wěn)態(tài)與鐵信號(hào)傳導(dǎo)的相互作用，并為觸發(fā)非凋亡性細(xì)胞死亡提供新的治療可能性。
無(wú)限的復(fù)制潛力
衰老的這個(gè)特征通常與端粒酶再激活和避免復(fù)制誘導(dǎo)或致癌基因誘導(dǎo)相關(guān)（Hanahan和Weinberg，2011）。雖然衰老是一種有助于按時(shí)間順序老化及其相關(guān)的病理學(xué)的腫瘤抑制機(jī)制。NRF 2通過(guò)幾種機(jī)制保護(hù)正常培養(yǎng)細(xì)胞免受復(fù)制誘導(dǎo)的衰老，這些機(jī)制可延長(zhǎng)壽命并減少ROS，核變化，DNA損傷和衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）的表達(dá)（Kapeta等，2010；Jodar等，2011；Wang等，2017）。晚期傳代或衰老培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞具有比其早期傳代的增殖對(duì)應(yīng)物更低的NRF2表達(dá)（Kapeta等，2010；Yoon等，2016）。類(lèi)似地，NRF2對(duì)抗抑制成纖維細(xì)胞增殖作用，減少壽命并誘導(dǎo)過(guò)早衰老（Kapeta等，2010；Jodar等，2011）。另一方面，NRF 2的慢性藥理學(xué)活化增加了壽命并延遲了培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞的衰老（Kapetaet等，2010）。這種效應(yīng)可能是由于p53的主要負(fù)調(diào)節(jié)因子NOTCH1和MDM2（You等，2011）的NRF2依賴性轉(zhuǎn)錄，后者反過(guò)來(lái)協(xié)調(diào)衰老。與衰老細(xì)胞保持活力和代謝活性的概念一致，終末衰老細(xì)胞對(duì)藥理學(xué)NRF2活化保持響應(yīng)，盡管這似乎不能恢復(fù)它們的增殖性阻滯（Kapeta等，2010）。
圖4.癌癥標(biāo)志中的NRF2
NRF2具有直接和間接的作用，促進(jìn)（綠色虛線）或阻斷（紅色虛線）癌癥標(biāo)志的出現(xiàn)。
NRF2防止衰老的機(jī)制之一涉及ROS的減少，許多研究報(bào)道，氧化應(yīng)激導(dǎo)致DNA損傷，縮短端粒并促進(jìn)衰老，盡管詳細(xì)機(jī)制尚不清楚（Kepinska等，2015；Brandl等，2011）。NRF 2通過(guò)減少氧化性DNA損傷間接保護(hù)端粒，因?yàn)镈NA修復(fù)在蛋白質(zhì)覆蓋的端粒上非常低效（Xu等，2013）。復(fù)制誘導(dǎo)的衰老的特征還在于蛋白酶體活性降低和蛋白酶體亞基基因的表達(dá)降低，伴隨著氧化和泛素化蛋白的積累（Chondrogianni等，2003）。藥理學(xué)NRF 2活化增加了幾種蛋白酶體亞基的表達(dá)，從而增加了蛋白酶活性，從而增加了人成纖維細(xì)胞培養(yǎng)物的生存周期（Kapeta等，2010）。同樣，蛋白酶體亞基基因的表達(dá)減少了氧化應(yīng)激并延遲了原代人成纖維細(xì)胞的衰老（Chondrogianni等，2005）。
除了NRF2的低mRNA或蛋白質(zhì)表達(dá)之外，由于NRF2的隔離和錯(cuò)誤定位以及隨后對(duì)其轉(zhuǎn)錄活性的抑制，衰老細(xì)胞也可具有異常的NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)。Caveolin-1是一種富含質(zhì)膜內(nèi)陷的完整膜蛋白，在基礎(chǔ)條件下直接與NRF 2結(jié)合，延遲其在氧化應(yīng)激下的核轉(zhuǎn)位，導(dǎo)致p53-p21誘導(dǎo)的衰老（Volonte等，2013；Li等，2012）。然而，這種機(jī)制尚未在相關(guān)的病理生理學(xué)模型中得到證實(shí)。在早衰Hutchinson-Gilford綜合征（HGPS）中，LMNA突變導(dǎo)致短的核纖層蛋白A蛋白稱(chēng)為progerin，導(dǎo)致許多核和氧化還原改變更顯著地影響間充質(zhì)干細(xì)胞群（Strandgren等，2017）。Progerin與NRF2結(jié)合并導(dǎo)致亞核錯(cuò)誤定位，從而削弱其轉(zhuǎn)錄活性（Kubben等，2016）。有趣的是，即使在不存在progerin的情況下，增加的氧化應(yīng)激或NRF2敲除也重現(xiàn)了一些HGPS相關(guān)的作用（Kubben等，2016）。相反，HGPS成纖維細(xì)胞中的藥理學(xué)NRF 2活化減少了ROS，刺激了progerin的蛋白酶體和自噬清除，改善了早衰相關(guān)的核缺陷，并誘導(dǎo)了增殖（Kubben等，2016；Gabriel等，2015）。然而，盡管NRF 2活性似乎有利于預(yù)防衰老相關(guān)的衰老，但在癌癥衰老的背景下，它具有雙重作用。如上所述，衰老可以是腫瘤抑制性并且可以預(yù)防癌癥進(jìn)展。此外，衰老的腫瘤細(xì)胞可被免疫系統(tǒng)清除，導(dǎo)致腫瘤消退（Collado和Serrano，2010）。然而，衰老細(xì)胞保持代謝活性，并通過(guò)其衰老相關(guān)的分泌表型釋放促炎細(xì)胞因子和可刺激腫瘤進(jìn)展的組織重塑因子（Collado和Serrano，2010）。需要更多的研究來(lái)完全理解NRF2在癌細(xì)胞衰老中的作用，以評(píng)估NRF2抑制是否可以誘導(dǎo)腫瘤抑制衰老。
NRF2具有直接和間接的作用，促進(jìn)（綠色虛線）或阻斷（紅色虛線）癌癥標(biāo)志的出現(xiàn)。
NRF2防止衰老的機(jī)制之一涉及ROS的減少，許多研究報(bào)道，氧化應(yīng)激導(dǎo)致DNA損傷，縮短端粒并促進(jìn)衰老，盡管詳細(xì)機(jī)制尚不清楚（Kepinska等，2015；Brandl等，2011）。NRF 2通過(guò)減少氧化性DNA損傷間接保護(hù)端粒，因?yàn)镈NA修復(fù)在蛋白質(zhì)覆蓋的端粒上非常低效（Xu等，2013）。復(fù)制誘導(dǎo)的衰老的特征還在于蛋白酶體活性降低和蛋白酶體亞基基因的表達(dá)降低，伴隨著氧化和泛素化蛋白的積累（Chondrogianni等，2003）。藥理學(xué)NRF 2活化增加了幾種蛋白酶體亞基的表達(dá)，從而增加了蛋白酶活性，從而增加了人成纖維細(xì)胞培養(yǎng)物的生存周期（Kapeta等，2010）。同樣，蛋白酶體亞基基因的表達(dá)減少了氧化應(yīng)激并延遲了原代人成纖維細(xì)胞的衰老（Chondrogianni等，2005）。
除了NRF2的低mRNA或蛋白質(zhì)表達(dá)之外，由于NRF2的隔離和錯(cuò)誤定位以及隨后對(duì)其轉(zhuǎn)錄活性的抑制，衰老細(xì)胞也可具有異常的NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)。Caveolin-1是一種富含質(zhì)膜內(nèi)陷的完整膜蛋白，在基礎(chǔ)條件下直接與NRF 2結(jié)合，延遲其在氧化應(yīng)激下的核轉(zhuǎn)位，導(dǎo)致p53-p21誘導(dǎo)的衰老（Volonte等，2013；Li等，2012）。然而，這種機(jī)制尚未在相關(guān)的病理生理學(xué)模型中得到證實(shí)。在早衰Hutchinson-Gilford綜合征（HGPS）中，LMNA突變導(dǎo)致短的核纖層蛋白A蛋白稱(chēng)為progerin，導(dǎo)致許多核和氧化還原改變更顯著地影響間充質(zhì)干細(xì)胞群（Strandgren等，2017）。Progerin與NRF2結(jié)合并導(dǎo)致亞核錯(cuò)誤定位，從而削弱其轉(zhuǎn)錄活性（Kubben等，2016）。有趣的是，即使在不存在progerin的情況下，增加的氧化應(yīng)激或NRF2敲除也重現(xiàn)了一些HGPS相關(guān)的作用（Kubben等，2016）。相反，HGPS成纖維細(xì)胞中的藥理學(xué)NRF 2活化減少了ROS，刺激了progerin的蛋白酶體和自噬清除，改善了早衰相關(guān)的核缺陷，并誘導(dǎo)了增殖（Kubben等，2016；Gabriel等，2015）。然而，盡管NRF 2活性似乎有利于預(yù)防衰老相關(guān)的衰老，但在癌癥衰老的背景下，它具有雙重作用。如上所述，衰老可以是腫瘤抑制性并且可以預(yù)防癌癥進(jìn)展。此外，衰老的腫瘤細(xì)胞可被免疫系統(tǒng)清除，導(dǎo)致腫瘤消退（Collado和Serrano，2010）。然而，衰老細(xì)胞保持代謝活性，并通過(guò)其衰老相關(guān)的分泌表型釋放促炎細(xì)胞因子和可刺激腫瘤進(jìn)展的組織重塑因子（Collado和Serrano，2010）。需要更多的研究來(lái)完全理解NRF2在癌細(xì)胞衰老中的作用，以評(píng)估NRF2抑制是否可以誘導(dǎo)腫瘤抑制衰老。
圖5. NRF2靶基因調(diào)控的代謝途徑
NRF2陽(yáng)性（綠色）或陰性（紅色）調(diào)節(jié)參與許多相互關(guān)聯(lián)的代謝途徑的酶的表達(dá)。酶縮寫(xiě)：ACC1，乙酰輔酶A羧化酶1; ACL，ATP-檸檬酸裂解酶; CPT，肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1和2; ELOVL，脂肪酸延長(zhǎng)酶; FADS，脂肪酸去飽和酶; FASN，脂肪酸合成酶; G6PD，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶，GCLC，谷氨酸 - 半胱氨酸連接酶，催化亞基; GCLM，谷氨酸 - 半胱氨酸連接酶，修飾亞基; GLS，谷氨酰胺酶; GS，谷胱甘肽合成酶; IDH1，異檸檬酸脫氫酶1; ME1，蘋(píng)果酸酶1; MTFHD2，亞甲基四氫葉酸脫氫酶2; PGD??，6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶; PHGDH，磷酸甘油酸脫氫酶; PPAT，磷酸核糖焦磷酸酰氨基轉(zhuǎn)移酶; PSAT1，磷酸絲氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶; PSPH，磷酸絲氨酸磷酸酶; SCD1，硬脂酰輔酶A去飽和酶; SHMT，絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶1和2; TALDO，轉(zhuǎn)醛酶; TKT，transketolase; TXN，硫氧還蛋白; UCP3，解偶聯(lián)蛋白3; xCT，谷氨酸/胱氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。代謝物縮寫(xiě)。 糖酵解：G6P，葡萄糖-6-磷酸; F6P，果糖-6-磷酸; F1,6BP，果糖-1,6-二磷酸酯; GA3P，甘油醛-3-磷酸; 3PG，3-磷酸甘油酸; PEP，磷酸烯醇丙酮酸。 PPP：6PGL，6-磷酸葡糖酸-d-內(nèi)酯; 6PG，6-磷酸葡萄糖酸鹽。 嘌呤合成：PRPP，5-磷酸-D-核糖基-1-焦磷酸; IMP，肌苷一磷酸。 Ser / Gly合成：3PHP，3-磷酸羥基丙酮酸; 3PSer，3-磷酸絲氨酸; THF，四氫葉酸; MTHF，亞甲基四氫葉酸; 5,10-FTHF，5,10-甲基 - 四氫葉酸。 b-氧化：酰基輔酶A，酰基輔酶A; Ac-CoA，乙酰輔酶A；脂肪酸合成：FA，脂肪酸。 谷胱甘肽合成：谷胱甘肽，谷胱甘肽。
持續(xù)的血管生成
實(shí)體瘤的生長(zhǎng)受到氧和營(yíng)養(yǎng)素的限制，腫瘤的缺氧微環(huán)境下激活轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α，啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)，激活生長(zhǎng)因子（如VEGF和血管生成素），細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的轉(zhuǎn)錄以產(chǎn)生血管（Muz等，2015年）。在異種移植模型中，NRF 2敲除減少血管形成，隨后腫瘤生長(zhǎng)減少（Kim等，2011；Ji等，2013；Li等，2016）。分子水平上，NRF2敲低降低HIF-1α蛋白水平，并因此降低VEGF，PDGF，血管生成素和血管生成素的表達(dá)（Ji等，2013），這可能是由于NRF 2依賴性調(diào)節(jié)含有脯氨酰羥化酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)（PHD），這種酶可以檢測(cè)HIF-1α中的氧張力和羥基化脯氨酸殘基并將其靶向蛋白酶體降解。PHD功能受ROS和鐵水平的影響，因此，NRF 2可能是間接調(diào)節(jié)劑（Toth和Warfel，2017）。此外，NRF 2靶基因NQO1可編碼與HIF-1α直接相互作用并防止降解（Oh等，2016）。另一方面，HIF-1α信號(hào)傳導(dǎo)也調(diào)節(jié)NRF 2，因?yàn)橐扬@示VEGF通過(guò)ERK1 / 2激活激活NRF2（Li等，2016）。 此外，NRF2和HIF-1α都具有重疊的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，例如HMOX1，NQO1，G6PD，PGK，TALDO，SLC7A11，PDGFC和FGF2（Toth和Warfel，2017；Kozakowska等，2016）。最近顯示缺氧誘導(dǎo)PIM1和PIM2，其在低氧和常氧下均正調(diào)節(jié)缺氧條件下的HIF-1α蛋白水平和NRF 2的細(xì)胞定位（Warfel等，2016）。 這進(jìn)一步說(shuō)明了這兩種途徑在缺氧條件下適應(yīng)性代謝重編程調(diào)節(jié)中的復(fù)雜交叉作用。
組織侵襲和轉(zhuǎn)移
這些復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)過(guò)程需要癌細(xì)胞與其鄰近細(xì)胞失去聯(lián)系，經(jīng)歷上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）并遷移，克服失調(diào)凋亡，在新位置上恢復(fù)其上皮表型（間充質(zhì)-上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變）和“種子”。轉(zhuǎn)移細(xì)胞可以保持休眠或恢復(fù)增殖以產(chǎn)生繼發(fā)性腫瘤。在EMT期間，上皮細(xì)胞失去粘附蛋白E-鈣粘蛋白的表達(dá)，有利于N-鈣粘蛋白。在癌細(xì)胞系中，NRF 2通過(guò)未知機(jī)制下調(diào)E-鈣粘蛋白表達(dá)來(lái)促進(jìn)EMT（Arfmann-Knubel等，2015；Shen等，2014）。相反，NRF 2沉默降低了N-鈣粘蛋白的表達(dá)，這一過(guò)程可能是由NRF 2靶基因NOTCH1（EMT的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子）的下調(diào)介導(dǎo)的（Wakabayashi等，2010；Zhao等，2017a）。有趣的是，NRF 2抑制非轉(zhuǎn)化細(xì)胞系中的EMT（Zhou等，2016；Zhang等，2015b；Kanlaya等，2016）。NRF 2的表達(dá)對(duì)于正常細(xì)胞和惡性細(xì)胞的遷移是重要的，因?yàn)镹RF2的敲除極大地?fù)p害了多種細(xì)胞系的遷移和侵襲（Long等，2016；Zhang等，2012）。NRF 2激活與RhoA / ROCK途徑的激活相關(guān)，其促進(jìn)遷移和轉(zhuǎn)移（Zhang等，2016）。為了清除遷移途徑，細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)重塑酶，如MMP2和MMP9，它們也可以釋放ECM中的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子（Bauvois，2012）。 NRF 2下調(diào)與MMP2和MMP9的表達(dá)或明膠酶活性降低相關(guān)，但NRF 2調(diào)節(jié)這些酶的機(jī)制尚不確定（Long等，2016；Zhao等，2017a；Pan等，2013）。此外，遷移和循環(huán)轉(zhuǎn)移細(xì)胞必須克服失調(diào)凋亡，細(xì)胞死亡過(guò)程在細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間與ECM失去接觸時(shí)開(kāi)始（Liotta和Kohn，2004；Shibata等，2010；Wu等，2015年）。具有組成型高水平NRF 2的癌細(xì)胞可以以不依賴錨定的方式生長(zhǎng)，因此具有更高的轉(zhuǎn)移能力（Shibata等，2010）。這種不依賴特定的生長(zhǎng)可能受到NRF 2依賴性骨橋蛋白（也稱(chēng)為SPP1）的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)，骨橋蛋白是一種在轉(zhuǎn)移中具有重要作用的蛋白質(zhì)（Wagner等，2017）。細(xì)胞脫離產(chǎn)生ROS（Yang等，2013）并激活自噬（Fung等，2008），其可誘導(dǎo)NRF2依賴性基因表達(dá)。在細(xì)胞中，通過(guò)整合素與毒性代謝物甲基乙二醛（MG）的內(nèi)收而失去ECM附著，NRF2活化誘導(dǎo)乙二醛酶1（GLO1）的表達(dá)，其代謝MG并防止失調(diào)凋亡（Xue等，2012；Dobler等，2006）。
其他研究表明NRF2具有抗轉(zhuǎn)移特性。在這種情況下，NRF2在轉(zhuǎn)移性微環(huán)境中而非癌細(xì)胞中的表達(dá)決定了表型。在轉(zhuǎn)移的異種移植模型中，全身和骨髓特異性NRF2缺失增加了由于持續(xù)炎癥和免疫細(xì)胞中氧化還原改變引起的肺轉(zhuǎn)移易感性（Satoh等，2010；Hiramoto等，2014），見(jiàn)“關(guān)于避免免疫破壞和腫瘤促進(jìn)炎癥的部分”。相反，在KEAP1敲除小鼠（Keap1-kd或Keap1-I-）中，KEAP1表達(dá)降低，或用NRF2誘導(dǎo)劑bardoxolone（CDDO）治療的野生型小鼠，高NRF2表達(dá)減少肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量（Tebay等，2015；Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Lee等，2017）。
代謝重編程
分裂的癌細(xì)胞具有增加葡萄糖攝取速率并通過(guò)有氧糖酵解代謝它，這種現(xiàn)象稱(chēng)為Warburg效應(yīng)。這種代謝轉(zhuǎn)換對(duì)于為細(xì)胞提供合成代謝前體，還原當(dāng)量和生長(zhǎng)和增殖所必需的核苷酸是必不可少的。如圖5所示，NRF 2最近被認(rèn)為是介導(dǎo)癌細(xì)胞中代謝重編程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子（Tebay等，2015；Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Lee等，2017）。NRF 2的激活通過(guò)控制諸如葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD），6-磷酸葡糖酸脫氫酶（PGD），轉(zhuǎn)酮醇酶（TKT），轉(zhuǎn)醛酶（TALDO1）等酶的基礎(chǔ)表達(dá)來(lái)增加葡萄糖攝取并將其引導(dǎo)至戊糖磷酸途徑（PPP）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等，2010； Mitsuishi等，2012；DeNicola等，2015；Heiss等，2013）。NRF 2還控制合成NADPH酶的表達(dá)，例如蘋(píng)果酸酶（ME1）和異檸檬酸脫氫酶（IDH1）（圖5）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等，2010；Mitsuishi等，2012；DeNicola等，2015）。NADPH 通過(guò)NRF 2減少谷胱甘肽和氧化還原循環(huán)酶，谷胱甘肽還原酶（GR）和硫氧還蛋白還原酶1（TRXR1）所必需的還原當(dāng)量，并且還作為NQO1的輔因子，顯示抗氧化劑和代謝功能之間明顯的相互依賴性。然而，NRF 2對(duì)PPP基因的調(diào)節(jié)是復(fù)雜的。一項(xiàng)研究提出，雖然TALDO1是直接NRF2靶基因，但G6PD，PGD和TKT通過(guò)未知機(jī)制的miR-1和miR-206下調(diào)進(jìn)行間接調(diào)節(jié)，共同抑制微小RNA的表達(dá)（Singh等，2013a）。有趣的是，PI3K-AKT信號(hào)傳導(dǎo)與NRF2協(xié)調(diào)作用在活躍增殖的細(xì)胞中完全誘導(dǎo)代謝基因（Sakamoto等，2009；Mitsuishi等，2012），類(lèi)似地，PTEN缺失增強(qiáng)了NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)（Mitsuishi等，2012）。同樣，阻斷損害PPP并降低抗氧化劑NRF 2靶基因的表達(dá)（Heiss等，2013），可能是由于PI3K-AKT活化減少（Boucher等，2014；Mitsuishi等，2012）。NRF 2也可能直接誘導(dǎo)磷酸核糖焦磷酸酰胺轉(zhuǎn)移酶（PPAT）和乙烯四氫葉酸脫氫酶2（MTHFD2）的表達(dá)，這是從頭合成嘌呤所需的酶（圖5）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等, 2010；Mitsuishi 等，2012；DeNicola 等，2015）。
NRF2部分控制氨基酸的代謝。NRF2靶基因谷氨酰胺酶（GLS）促進(jìn)谷氨酰胺向谷氨酸的降解，并為癌細(xì)胞提供氮，用于合成核苷酸和非必需氨基酸（圖5）（Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Mitsuishi等，2012）。此外，NRF 2靶基因ME1的表達(dá)增加驅(qū)動(dòng)谷氨酸轉(zhuǎn)化為α-酮戊二酸，或NRF2靶基因驅(qū)動(dòng)谷氨酸-半胱氨酸連接酶（GCLC / GCLM）和谷胱甘肽合成酶（GS）的表達(dá)，用于增加谷胱甘肽合成，（圖5）（Finkel，2011；Altman等，2016）。有趣的是，最近的一項(xiàng)研究提供了概念證據(jù)，證明KRAS驅(qū)動(dòng)的肺癌包含KEAP1或NRF2突變嚴(yán)重依賴谷氨酰胺酶，并且對(duì)谷氨酰胺酶抑制劑CB-839敏感（Romero等，2017），這表明靶標(biāo)明確的NRF 2下游代謝異常也可能是癌癥的可行治療策略。NRF 2還控制絲氨酸和甘氨酸代謝基因的表達(dá)，如關(guān)于持續(xù)增殖信號(hào)的部分（圖5）中所述（DeNicola等，2015）。
并非所有合成代謝途徑都被NRF2上調(diào)，例如，NRF 2負(fù)面調(diào)節(jié)脂肪酸合成（Tanaka等，2008; Kitteringham等，2010）。脂質(zhì)改變?cè)诎┌Y中是常見(jiàn)的，引起從代謝和信號(hào)傳導(dǎo)改變到影響遷移，血管生成，與基質(zhì)細(xì)胞的通信甚至組織結(jié)構(gòu)的環(huán)境變化的影響（Baenke等，2013）。NRF 2下調(diào)ATP-檸檬酸裂解酶（ACL），乙酰輔酶A羧化酶1（ACC1），脂肪酸合成酶（FASN），硬脂酰輔酶A去飽和酶（SCD1），脂肪酸去飽和酶（FADS1和2）和脂肪酸延長(zhǎng)酶（ELOVL2， ELOVL6）（圖5）（Yates等，2009; Wu等，2011; Kittering hamet等，2010）。由于NRF 2間接阻止肝X受體α（LXR-α）依賴性脂肪生成基因表達(dá)，從而使這些基因下調(diào)（Kay等，2011; Popineau等，2016）。另一種機(jī)制可能涉及NRF 2依賴性轉(zhuǎn)錄上調(diào)芳烴受體（AHR），這是一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，可控制異生代謝基因的表達(dá)，也可正調(diào)節(jié)增殖，負(fù)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化，抑制甘油三酯合成（Shin 等，2007）。反過(guò)來(lái)，AHR也正向調(diào)節(jié)NRF 2的轉(zhuǎn)錄，突出了控制細(xì)胞生物能量學(xué)和異生物質(zhì)代謝這兩種途徑的干擾（Miao等，2005）。
另一方面，NRF 2組成型激活刺激線粒體脂肪酸氧化（FAO）（Ludtmann等，2014）。當(dāng)癌細(xì)胞被剝奪葡萄糖或糖酵解被抑制時(shí)（例如，來(lái)自ECM的細(xì)胞脫附），它們?cè)诤艽蟪潭壬弦蕾囉贔AO的ATP，NADPH和FADH 2產(chǎn)生（Carracedo等，2013）。NRF 2調(diào)控FAO的機(jī)制仍在研究，但研究表明，通過(guò)肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶（CPT）基因和脂肪酸轉(zhuǎn)移酶CD36的轉(zhuǎn)錄激活可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)控（圖5）（Meakin等，2014；Maruyama等，2008）。核受體類(lèi)視黃醇X受體α（RXRa）及其異二聚體伴侶過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARg）調(diào)節(jié)FAO；兩者都被描述為NRF2的靶基因（Pi等，2010；Reddy和Standiford，2010；Chorley等，2012）。盡管NRF 2誘導(dǎo)癌癥的轉(zhuǎn)變是在脂肪細(xì)胞分化和肥胖的背景下進(jìn)行的研究，但對(duì)RXR-PPARG信號(hào)傳導(dǎo)中的作用仍可能是代謝的一部分（Pi等，2010; Shin等，2009）。
最近已經(jīng)認(rèn)識(shí)到NRF 2在線粒體生理學(xué)和生物基因中的重要性（Dinkova-Kostova和Abramov，2015）。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在敲除NRF 2的癌細(xì)胞中，耗氧量和ATP產(chǎn)量下降，表明NRF 2在線粒體呼吸中的作用（Kim等，2011）。相反，具有組成型NRF2活化的細(xì)胞具有較高的基線線粒體膜電位（DJ m），較高的基礎(chǔ)ATP水平和較高的氧消耗率，表明NRF 2活化增加氧化磷酸化（Holmstrom等，2013）。NRF 2不僅通過(guò)提供底物（復(fù)合物I的NADH，復(fù)合物II的FADH 2）調(diào)節(jié)線粒體呼吸，還通過(guò)調(diào)節(jié)各種復(fù)合物IV細(xì)胞色素c氧化酶亞基的表達(dá)（誘導(dǎo)NDUFA4，抑制環(huán)加氧酶[COX] 2和COX4I1）來(lái)調(diào)節(jié)線粒體呼吸（ Agyeman等，2012; Holmstrom等，2013）。其他研究已經(jīng)描述了NRF 2可以正面（Piantadosi等，2011; Hota等，2012; Athale等，2012）或消極（Zhang等，2013; Uruno等，2013）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。核呼吸因子1，其調(diào)節(jié)五種呼吸復(fù)合物和PGC-1a的蛋白質(zhì)的表達(dá)。高氧化磷酸化增加線粒體電子泄漏，從而增加ROS水平。然而，在氧化應(yīng)激下，NRF 2上調(diào)解偶聯(lián)蛋白3（UCP3）以減少超氧化物形成（圖5）（Anedda等，2013）。此外，NRF 2還參與線粒體生物合成，這是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，已在其他地方進(jìn)行了評(píng)論（Dinkova-Kostova和Abramov，2015; Itoh等，2015），通過(guò)PPARg和PPARg共同激活因子1β（PGC-1b）的轉(zhuǎn)錄激活 ）（Chorley等，2012）， 這個(gè)領(lǐng)域仍然是NRF 2發(fā)展領(lǐng)域，特別是在癌癥方面，未來(lái)幾年肯定會(huì)擴(kuò)大研究。
大量降解途徑的自噬也促進(jìn)癌細(xì)胞中的合成代謝（Kimmelman和White，2017）。癌細(xì)胞中的自噬基礎(chǔ)水平高于非轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并且可以通過(guò)缺氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏進(jìn)一步增強(qiáng)（Kimmelman和White，2017）。p62的累積和磷酸化是癌癥中的常見(jiàn)現(xiàn)象，其通過(guò)非經(jīng)典途徑激活NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)（Inami等，2011；Ichimura等，2013；Ni等，2014）。 因此，磷酸化的p62通過(guò)引起NRF 2依賴性代謝重編程來(lái)刺激腫瘤生長(zhǎng)（Saito等，2016）。
避免免疫破壞
免疫監(jiān)測(cè)涉及先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，在癌癥發(fā)生的爭(zhēng)論中起著重要作用（Gajewski等，2013）。功能性免疫系統(tǒng)通過(guò)抑制腫瘤病毒感染，消除導(dǎo)致持續(xù)炎癥，有助于消除致癌作用和轉(zhuǎn)化細(xì)胞的病原體來(lái)預(yù)防癌癥發(fā)生（Swann和Smyth，2007）。NRF 2被炎癥介質(zhì)激活，例如15-脫氧-D12,14-前列腺素J 2（15d-PGJ 2）（Itoh等，2004），一氧化氮（NO）（McMahon等，2010；Um等，2011）和硝基脂肪酸（Kansanen等，2011）。許多研究表明，NRF 2的激活不僅通過(guò)減少ROS而且還通過(guò)降低促炎細(xì)胞因子的表達(dá)來(lái)減少炎癥，例如腫瘤壞死因子，白細(xì)胞介素（IL）-6和IL-1b（Iizuka等，2005; Long等，2015；Hoetzenecker等，2012；Kobayashi等，2016；Thimmulappa等，2006）。有趣的是，NRF 2通過(guò)ARE依賴誘導(dǎo)激活轉(zhuǎn)錄因子3（ATF3，IL6轉(zhuǎn)錄的負(fù)調(diào)節(jié)因子）和直接結(jié)合IL6啟動(dòng)子ARE并阻止RNA聚合酶II的聚集來(lái)阻止IL-6表達(dá)（Kobayashi等，2016；Hoetzenecker等，2012）。 一直以來(lái)，許多研究表明Nrf2-I- 小鼠具有持續(xù)性炎癥（Itohet等，2004；Johnson等，2010；Kong等，2010）。
抗癌免疫應(yīng)答通常由CD8 +細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL），CD4 + T h 1輔助細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞介導(dǎo)（Vinay等，2015）。NRF 2通過(guò)控制GSH產(chǎn)生和ROS水平來(lái)促進(jìn)CD8 + T細(xì)胞功能（Moritoetal等，2003；Shaetal等，2015）。早期激活的T細(xì)胞不能合成GSH，因此它們依賴于抗原呈遞細(xì)胞，例如巨噬細(xì)胞來(lái)提供它。Nrf2-I-骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞（BMDMF）具有降低的半胱氨酸和GSH水平，這是xCT和GCLM表達(dá)降低的結(jié)果，并且不能完全激活CD8 + T細(xì)胞（Sha等，2015）。此外，在Keap1-kd小鼠中，由于NRF 2依賴性抗癌免疫導(dǎo)致化學(xué)誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生減少（Satoh等，2016）。通過(guò)NK細(xì)胞聚集將另一種抗癌免疫應(yīng)答作用于表達(dá)IL-17D的腫瘤（O'Sullivan等，2014；Saddawi-Konefka等，2014）。最近的一項(xiàng)研究確定Il17d的啟動(dòng)子含有ARE并且受NRF 2的正調(diào)節(jié)，并且NRF2的藥理學(xué)活化因此可以通過(guò)NK細(xì)胞聚集促進(jìn)腫瘤排斥（Saddawi-Konefka等，2016）?？傊?，這些研究表明，宿主中的NRF 2表達(dá)通過(guò)維持功能性免疫系統(tǒng)來(lái)限制腫瘤生長(zhǎng)，而癌細(xì)胞中的NRF 2促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。
腫瘤促進(jìn)炎癥
盡管免疫監(jiān)視癌癥因免疫編輯，抗原表達(dá)喪失和激活免疫抑制機(jī)制而出現(xiàn)并茁壯成長(zhǎng)。許多腫瘤具有停滯免疫細(xì)胞，既不是抑制生長(zhǎng)，也不是促進(jìn)進(jìn)展（DeNardo等，2010）。癌癥中的免疫抑制主要由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）和髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs）介導(dǎo)，其包含異質(zhì)性樹(shù)突細(xì)胞群，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和其他未成熟骨髓細(xì)胞（Serafini等，2006；Swann和Smyth，2007）。這些細(xì)胞微環(huán)境產(chǎn)生炎癥并重塑組織，促進(jìn)血管生成和轉(zhuǎn)移（Ono，2008）。 NRF 2活化的抗炎作用拮抗腫瘤促炎癥。Nrf2-I-與野生型對(duì)應(yīng)物相比，小鼠具有更高數(shù)量的MDSC（Satoh等，2010）。Nrf2-I-MDSC具有更高的細(xì)胞內(nèi)ROS水平，其抑制CD8 + T細(xì)胞增殖并在肺癌的異種移植模型中產(chǎn)生有利于轉(zhuǎn)移的環(huán)境。MDSC產(chǎn)生活性氮和氧物質(zhì)（RNOS），其阻止CD8 + T細(xì)胞抗原識(shí)別，這是一種稱(chēng)為無(wú)能的耐受機(jī)制（Kusmartsev等，2004； Nagaraj等，2007）。 相比之下，Keap1 -I-小鼠中的NRF 2活化限制了轉(zhuǎn)移，這可能部分是由于MDSCs中ROS水平降低（Satoh等，2010）。同樣，缺失Nrf 2或Trsp，即編碼含有硒代半胱氨酸的抗氧化蛋白GPX和TRXR1所必需的硒代半胱氨酸t(yī)RNA的基因，在骨髓譜系中證實(shí)NRF 2的抗轉(zhuǎn)移活性與其對(duì)MDSCs中ROS的調(diào)節(jié)有關(guān)（Hiramoto等，2014）。此外，NRF 2依賴性IL-6的下調(diào)還可以防止骨髓前體細(xì)胞向腫瘤的聚集（Serafini等，2006；Kobayashi等，2016），而與氧化還原調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)。
基因不穩(wěn)定性
這種有利特征通過(guò)提高突變率促進(jìn)了原始標(biāo)志的出現(xiàn)（Hanahan和Weinberg，2011）。核苷酸修飾或鏈斷裂形式的DNA損傷可能是由于DNA復(fù)制和重組，暴露于化學(xué)誘變劑，ROS或輻射（UV或電離輻射[IR]）時(shí)的錯(cuò)誤造成的（Cooke等，2003；Techer等，2017）。許多家族性和散發(fā)性癌癥都涉及DNA修復(fù)和有絲分裂檢查點(diǎn)的基因突變，導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，盡管致癌基因誘導(dǎo)的DNA復(fù)制應(yīng)激和端粒侵蝕是激發(fā)癌癥的更大因素（Negrinietal等，2010），然而，在進(jìn)展期間上調(diào)DNA修復(fù)基因有助于治療（Helleday等，2008）。在這方面，非轉(zhuǎn)化細(xì)胞中的NRF2活化可以預(yù)防DNA損傷并防止致癌作用，如多項(xiàng)研究所述（Mathew等，2014；Das等，2017；Frohlich等，2008；Singh等，2012；Jeayeng 等，2017；Tao等，2015），而NRF2的組成型激活保護(hù)癌細(xì)胞免受化學(xué)和放射治療的影響，使它們難以治療（Sekhar和Freeman，2015; Jayakumar等，2015）。多種機(jī)制有助于NRF 2在預(yù)防基因組中具有不穩(wěn)定的作用。NRF 2調(diào)節(jié)8-氧鳥(niǎo)嘌呤DNA糖基化酶（OGG1）的表達(dá)，OGG1是去除7,8-二羥基-8-氧代-2'-對(duì)羥基鳥(niǎo)苷（8-氧代-dG）的酶，這是在細(xì)胞核和線粒體中最豐富的兩種酶，通過(guò)堿基切除修復(fù)（BER）DNA損傷（Dhenaut等，2000；Singh等，2013b；David等，2007）。NRF 2還激活p53結(jié)合蛋白1（53BP1）的表達(dá)，這是非同源末端連接（NHEJ）DNA修復(fù)的一個(gè)組成部分，從而保護(hù)細(xì)胞免受IR誘導(dǎo)的染色體畸變（Panier和Boulton，2014；Kim等，2012）。參與DNA損傷修復(fù)的其他基因是RAD51，RAD52，XRCC2，XRCC3，DMC1，RBBP8和SHFM1; 然而，編碼這些蛋白質(zhì)的所有基因尚未被確認(rèn)為NRF2直接靶基因（Jayakumar等，2015）。 重要的是，NRF 2的DNA保護(hù)作用似乎依賴于DNA損傷應(yīng)答基因的表達(dá)，而不僅僅依賴于NRF 2的抗氧化功能。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)抗氧化補(bǔ)充劑不能阻止細(xì)胞輻射后DNA損傷，其中NRF 2轉(zhuǎn)錄活性先前已被全反式維甲酸抑制（Jayakumar等，2015）。
DNA損傷應(yīng)答蛋白的激活可以誘導(dǎo)NRF 2途徑。腫瘤抑制因子BRCA1，其突變與乳腺癌和卵巢癌的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，是同源重組（HR）DNA修復(fù)過(guò)程的一部分（Roy等，2011）。研究表明，BRCA1通過(guò)與NRF2結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)ROS，以防止其KEAP1依賴性降解，從而允許抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄（Bae等，2004）。因此，BRCA1沉默增加了許多細(xì)胞系對(duì)氧化應(yīng)激的易感性，這與NRF 2調(diào)節(jié)的抗氧化基因的基礎(chǔ)或誘導(dǎo)表達(dá)降低相關(guān)（Gorrini等，2013a）。此外，BRCA1突變的癌細(xì)胞系具有更高的ROS，表明突變蛋白可能不與NRF2相互作用（Gorrini等，2013a；Saha等，2009）。參與HR的另一種蛋白質(zhì)是PALB2（FANCN），一種BRCA2相互作用蛋白，經(jīng)常在家族性乳腺癌和胰腺癌中發(fā)生突變（Nepomuceno等，2017）。在細(xì)胞核中，PALB2通過(guò)ETGE基序與KEAP1結(jié)合，從而促進(jìn)NRF 2核積累和轉(zhuǎn)錄活性，同時(shí)阻止其KEAP1介導(dǎo)的核輸出（Ma等，2012）。由于PALB2在乳腺癌，結(jié)腸癌，胰腺癌和肺癌中過(guò)度表達(dá)，因此研究這些腫瘤的是否部分具有PALB2介導(dǎo)的NRF 2延長(zhǎng)激活將是有趣的（Ma等，2012）。 聚[ADP-核糖]聚合酶1（PARP1）是ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶，其在DNA修復(fù)期間與BRCA一起起作用（Hu等，2014）。 我們的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)與MAFG結(jié)合并增強(qiáng)NRF 2的轉(zhuǎn)錄活性，確定PARP1作為NRF2的共激活因子。同樣，PARP1沉默降低了NRF 2靶基因的基礎(chǔ)和誘導(dǎo)型表達(dá)。 PARP1酶活性對(duì)于其作為NRF 2共激活因子的功能是不必要的（Wu等，2014a）。
NRF2還通過(guò)減少ROS的量來(lái)間接地防止DNA損傷，ROS除了產(chǎn)生氧化性DNA損傷外還引起無(wú)堿基位點(diǎn)單鏈斷裂以及DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)和糖部分的氧化（Cooke等，2003）。我們的研究小組發(fā)現(xiàn)，NRF 2活化可以通過(guò)降低紫外線誘導(dǎo)的ROS來(lái)防止紫外線損傷，同時(shí)它對(duì)環(huán)丁烷吡啶酰亞胺二聚體的形成沒(méi)有影響，環(huán)丁烷吡啶酰亞胺二聚體是一種與紫外線照射相關(guān)的流行誘變DNA損傷（Tao等，2015）。NRF 2激活也增強(qiáng)對(duì)DNA加合物如苯并[a]芘二醇環(huán)氧化物（BPDE）親電子的中間體的解毒（Ramos-Gomez等，2001），黃曲霉毒素8,9-環(huán)氧化物（Kwak等，2001年；Jowsey等，2003）和7,12-二甲基苯并[a]蒽（DMBA）（auf dem Keller等，2006；Xu等，2006），并且預(yù)防或降低它們的致癌性。此外，一些DNA修復(fù)蛋白對(duì)氧化還原敏感，因此NRF 2激活會(huì)影響其功能。BER核酸內(nèi)切酶APE1（也稱(chēng)為REF-1）在其活性位點(diǎn)具有氧化還原敏感的半胱氨酸，其被NRF2轉(zhuǎn)錄靶TRX1還原（Wei等，2000；Hirota等，1997）。 O-6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT）去除O-6-甲基鳥(niǎo)嘌呤加合物，如由替莫唑胺（TMZ）化學(xué)療法產(chǎn)生的（Fan等，2013）。MGMT活性位點(diǎn)中的催化半胱氨酸可以是S-亞硝基化的，其滅活（Weietal。，2011）并賦予對(duì)活性氧和氮物種的敏感性。有趣的是，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在使用TMZ + IR治療的患者中，成膠質(zhì)細(xì)胞瘤中高NRF 2表達(dá)與復(fù)發(fā)時(shí)間較短相關(guān)（Cong等，2013）。此外，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中，NRF 2的下調(diào)增加了對(duì)TMZ + IR的敏感性（Cong等人，2013）。 在NHEJ期間，異二聚體Ku70 / Ku80蛋白結(jié)合DNA雙鏈斷裂的能力還取決于Ku80中關(guān)鍵半胱氨酸殘基的氧化還原狀態(tài)（Bennett等，2009；Andrews等，2006）。 谷胱甘肽可能需要維持半胱氨酸水平降低，從而維持Ku的完全活性，盡管這仍需要進(jìn)一步的研究。
改變氧化還原穩(wěn)態(tài)
盡管通過(guò)組成型激活NRF 2具有高ROS水平，許多癌細(xì)胞仍然能夠繁殖（方框2）。NRF 2通過(guò)其調(diào)節(jié)GSH代謝的能力（xCT，GCLC / GCLM，TXN，GS）（圖5）和酶抗氧化系統(tǒng)（GPX，GR，PRX和TRXR）的表達(dá)，基于被普遍認(rèn)為是細(xì)胞抗氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子）及其輔助因子（NADPH，F(xiàn)ADH2）恢復(fù)氧化還原穩(wěn)態(tài)（Hayesand Dinkova-Kostova等2014；Tebay等，2015）。一項(xiàng)關(guān)鍵研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)KRAS G12D，BRAF V619E和MYC的癌細(xì)胞系和人類(lèi)腫瘤具有高NRF2 mRNA表達(dá)，因此具有高GSH以降低其ROS水平（DeNicola等，2011）。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，肺鱗狀細(xì)胞癌小鼠模型中的Keap1缺失導(dǎo)致組成型NRF2活化并降低內(nèi)源性ROS，這使得腫瘤對(duì)放射療法具有抗性（Jeong等，2017）。類(lèi)似地，在CSC中觀察到的NRF2的高表達(dá)和低水平的ROS使得它們對(duì)化學(xué)療法和放射療法具有抗性（Ryoo等，2016）。這些結(jié)果與癌癥患者樣品中觀察到的結(jié)果一致，如下所述。
蛋白毒性應(yīng)激
通過(guò)確保蛋白質(zhì)的充分翻譯，折疊，定位和降解來(lái)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)或蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。癌細(xì)胞由于表觀遺傳改變，基因融合或擴(kuò)增以及代謝率增加而產(chǎn)生過(guò)量的蛋白質(zhì)（Donnelly和Storchova，2015；Mosser和Morimoto，2004）。此外，基因組不穩(wěn)定性增加了產(chǎn)生突變蛋白質(zhì)的機(jī)會(huì)，并且改變的氧化還原環(huán)境導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，增強(qiáng)癌細(xì)胞中的蛋白毒性應(yīng)激。 細(xì)胞具有多種機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)蛋白毒性應(yīng)激，從有助于蛋白質(zhì)折疊的熱休克蛋白（HSP）到泛素蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）和自噬等降解系統(tǒng)（Bukau等，2006；Kimmelman和White，2017）。毫不奇怪，NRF 2在這三者中發(fā)揮作用。
熱休克因子1（HSF1）是調(diào)節(jié)HSP表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄因子（Dayalan Naidu和Dinkova-Kostova，2017；Anckar和Sistonen，2011；Whitesell和Lindquist，2009）。HSP是分子伴侶，有助于折疊新合成的或折疊的蛋白質(zhì)，組裝蛋白質(zhì)復(fù)合物，或有助于復(fù)合物中蛋白質(zhì)的易位或提取（Saibil，2013）。在癌癥中，HSF1和多種HSP的表達(dá)被上調(diào)，因此許多抑制劑已被測(cè)試作為治療劑，因?yàn)榘┘?xì)胞高度依賴HSP（Saibil，2013；Barrott和Haystead，2013；Qiao等，2012）。有證據(jù)支持HSF1和NRF2調(diào)節(jié)的應(yīng)激反應(yīng)的串?dāng)_和功能重疊（Dayalan Naidu等，2015；Niforou等，2014），如兩種轉(zhuǎn)錄因子都被氧化應(yīng)激激活，由同一組小分子（包括4-HNE，15d-PGJ 2，H 2 O 2，維生素A，姜黃素和蘿卜硫素）誘導(dǎo)，并調(diào)節(jié)表達(dá) HMOX1，HSP70，p62和ATF3（Dayalan Naidu和Dinkova-Kostova，2017；Dayalan Naidu等，2015）。還有新的證據(jù)表明HSF1誘導(dǎo)的HSP可能激活NRF 2以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)和線粒體完整性（Dayalan Naidu等，2015）。
方框2.癌癥中的活性氧物質(zhì)
有氧環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)不可避免地導(dǎo)致ROS和RNOS的產(chǎn)生（Gacesa等，2016）。在細(xì)胞中，ROS由線粒體和過(guò)氧化物酶體氧化代謝，ER應(yīng)激以及由氧化酶（例如黃嘌呤氧化酶和NADPH氧化酶），細(xì)胞色素P450酶，一氧化氮合酶，環(huán)加氧酶和脂氧合酶催化的酶促反應(yīng)產(chǎn)生（Murphy，2009；Holmstrom和Finkel，2014；Zeeshan等，2016）。還有外部的ROS來(lái)源，如異生素（金屬，毒素，藥物，病原體等）和輻射（紫外線和電離輻射[IR]，如X射線和伽馬射線）（Limon Pacheco和Gonsebatt，2009；Lobet等，2015；Xu等，2005）。因此，好氧生物已經(jīng)獲得了通過(guò)調(diào)節(jié)其產(chǎn)量（空間和時(shí)間）來(lái)利用ROS進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，能量產(chǎn)生和防御的機(jī)制，并通過(guò)產(chǎn)生大量抗氧化系統(tǒng)來(lái)淬滅過(guò)量的ROS并恢復(fù)減少的條件（Gacesa等，2016）。ROS氧化蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，碳水化合物和DNA，從而改變它們的結(jié)構(gòu)，從而改變它們的穩(wěn)定性，活性，相互作用以及整體信號(hào)傳導(dǎo)事件（Trachootham等，2008）。氧化DNA損傷可導(dǎo)致糖基修飾，然后脫嘌呤或脫嘌呤和鏈斷裂，這導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的突變和丟失（Cooke等，2003）。因此，除了抗氧化系統(tǒng)之外，有效的DNA損傷檢測(cè)和修復(fù)機(jī)制可以避免出現(xiàn)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡或轉(zhuǎn)化的突變。 然而，這些酶中的一些還具有氧化還原敏感性并且可以在氧化應(yīng)激下失活。
正常（“低”）ROS的產(chǎn)生對(duì)于增殖和分化是必需的，受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)，并且可以通過(guò)細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑的產(chǎn)生來(lái)包含（Murakami和Motohashi，2015）。暴露于異生素和輻射后的ROS瞬時(shí)增加（Prestera等，1993；Hirota等，2005；Wondrak，2007），在代謝應(yīng)激期間（Shih等，2005；Stepien等，2017），或在缺氧/復(fù)氧期間（Leonard等，2006）引起氧化應(yīng)激并激活NRF 2。然而，非常高水平的ROS關(guān)閉NRF2途徑，誘導(dǎo)壞死，凋亡或ferroptotic細(xì)胞死亡機(jī)制（Villeneuve等，2009；Chen等，2012；Faraonio等，2006；Stockwell等，2017）。與基礎(chǔ)條件下的正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞具有不斷“高”的ROS水平（Cairns等，2011）。癌細(xì)胞中ROS產(chǎn)生的增加是由致癌基因激活（Maya-Mendoza等，2015），代謝率增加（Zhao等，2017b），功能障礙線粒體或過(guò)氧化物酶體所致（Sabharwal和Schumacker，2014；Cipolla和Lodhi，2017），受體的異常激活（Yuan等，2013；Huang等，2012）或促氧化酶（Ogrunc等，2014；Kodama等，2013），缺氧（Lluis等，2007）；Chandel等，2000）和錨定非依賴性生長(zhǎng)（Jiang等，2016）。因此，癌細(xì)胞中的這些高基礎(chǔ)ROS水平已被探索為治療性“跟腱”，使用進(jìn)一步誘導(dǎo)ROS作為單一或組合化學(xué)療法的藥物（Cabello等，2007）。實(shí)際上，放射療法和許多血液治療藥物，如順鉑，依托泊苷，紫杉醇和硼替佐米，通過(guò)誘導(dǎo)高ROS水平殺死癌細(xì)胞，這也解釋了它們的脫靶毒性（Berndtsson等，2007; Oh等，2007；Alexandre等，2007；Fribley等，2004）。其他消耗GSH，抑制SOD或TRX等抗氧化酶或增加ROS產(chǎn)生的藥物已經(jīng)作為抗癌藥物進(jìn)行了測(cè)試，并在其他地方得到了廣泛的評(píng)論（Wondrak，2009；Gorrini等，2013b；Marengo等，2016）。
UPS降解受損，錯(cuò)誤折疊或短壽命的蛋白質(zhì)（Livneh等，2016）。簡(jiǎn)而言之，蛋白質(zhì)在涉及E1，E2和E3酶的過(guò)程中是多泛素化的，然后遞送至26S蛋白酶體（由兩個(gè)19S調(diào)節(jié)顆粒和20S核心顆粒組成）進(jìn)行降解（Navon和Ciechanover，2009）。主要癌癥蛋白，如p53，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子（p27，細(xì)胞周期蛋白），促凋亡蛋白（NOXA，BAX，BIK，DR）和應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（NF-kB，NRF2）均受UPS監(jiān)管（Johnson，2015；Zhang 等，2004）。癌細(xì)胞嚴(yán)重依賴UPS，并且已開(kāi)發(fā)出蛋白酶體抑制劑如硼替佐米和卡非佐米作為抗癌療法（Crawford等，2011）。然而，許多實(shí)體瘤最初對(duì)蛋白酶體抑制劑是難以控制的，并且大多數(shù)癌癥迅速獲得抗性，已經(jīng)提出NRF 2介導(dǎo)這種抗性（Lisek等，2017；Walerych等，2016；Li等，2015）。NRF 2調(diào)節(jié)20S蛋白酶體的多個(gè)亞基的基因和誘導(dǎo)型表達(dá)，包括PSMA1，PSMA4，PSMA5，PSMB3和PSMB6，在PSMB5中發(fā)現(xiàn)有效的ARE（Kwak等，2003a；Arlt等，2009）。NRF 2還調(diào)節(jié)19S蛋白酶體亞基PSMC1，PSMC3，PSMD4和PSMD14（Kwak等，2003a；Arlt等，2009）的基因表達(dá)，以及蛋白酶體成熟蛋白POMP的基因表達(dá)，其介導(dǎo)蛋白酶體組裝（Li等，2015；Jang 等，2014）。因此，在NRF 2上調(diào)的癌細(xì)胞中，可能存在對(duì)蛋白酶體抑制劑的內(nèi)在抗性，而獲得性抗性可能是由于初始蛋白酶體抑制后NRF2積累導(dǎo)致的反彈反應(yīng)（Li 等，2015；Walerych等，2016；Starheim等，2016）。蛋白酶體抑制也激活自噬（Zhu等，2010），其引起p62依賴性KEAP1降解和延長(zhǎng)的NRF2活化（Riz等，2016）。有趣的是，通過(guò)阻斷xCT反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制GSH合成增加了多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞對(duì)硼替佐米的敏感性，表明氧化還原與蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)之間存在干擾（Starheim等，2016）。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）是細(xì)胞器，其中分泌途徑的許多蛋白質(zhì)被合成，折疊和翻譯后修飾（Niforou等，2014）。代謝和氧化還原改變，以及鈣耗盡，缺氧和過(guò)度的蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累，導(dǎo)致ER應(yīng)激（Trougakos等，2013）。這種ER應(yīng)激通過(guò)激活由IRE1，雙鏈RNA（PKR）激活的蛋白激酶真核起始因子2激酶（PERK）和激活轉(zhuǎn)錄因子6（ATF6）協(xié)調(diào)的三個(gè)信號(hào)臂激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）（Trougakos等，2013；Schroder和Kaufman，2005）。如上所述，HRD1通過(guò)激活I(lǐng)RE1臂在肝硬化期間降解NRF2（Wu等，2014b）。在這種情況下，缺乏NRF 2表達(dá)會(huì)導(dǎo)致過(guò)量的ROS產(chǎn)生并損害肝臟再生，促進(jìn)肝癌的發(fā)生（Bataille和Manautou，2012）。未解決的ER應(yīng)激可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；然而，許多癌細(xì)胞控制ER應(yīng)激信號(hào)以促進(jìn)進(jìn)展（Yadav等，2014），并且NRF 2激活可能有助于此過(guò)程。例如，PERK磷酸化翻譯起始因子eIF2a以抑制依賴性翻譯并降低蛋白毒性應(yīng)激。同時(shí)，這促進(jìn)ATF4的表達(dá)，其表達(dá)與抗氧化應(yīng)激，增強(qiáng)的氨基酸代謝（Harding等，2003）和誘導(dǎo)自噬有關(guān)（B'Chir等，2013），可能通過(guò)與NRF 2的直接相互作用（He等，2001）。 反過(guò)來(lái)，NRF 2激活A(yù)TF4的轉(zhuǎn)錄，表明其具有正反饋調(diào)節(jié)作用（He等，2001；Kwak等，2003b）。NRF 2和ATF4一起預(yù)防ER應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這可以使癌細(xì)胞在蛋白毒性應(yīng)激中存活。此外，未解決的ER應(yīng)激可引起UPR，導(dǎo)致ER相關(guān)降解（ERAD）途徑的激活。NRF 2依賴性蛋白酶體基因的誘導(dǎo)將有助于ERAD，從而減少蛋白毒性應(yīng)激（Cullinan和Diehl，2006）。
巨自噬（以下稱(chēng)自噬）是一種降解蛋白質(zhì)聚集體和老化或受損細(xì)胞器的大量降解途徑，用作蛋白質(zhì)和細(xì)胞器質(zhì)量控制機(jī)制（Mizushima等，2008；Galluzzi等，2015）。自噬在癌癥中具有依賴于上下協(xié)調(diào)作用，這可能與通過(guò)非規(guī)范機(jī)制激活NRF2的持續(xù)時(shí)間有關(guān)（White，2012）。氧化，蛋白質(zhì)和代謝應(yīng)激增加自噬通量，以恢復(fù)體內(nèi)平衡并有助于防止基因組不穩(wěn)定，炎癥和整體組織損傷（Kroemer等，2010）。在這個(gè)意義上，正常細(xì)胞或組織中的功能性和受控自噬可以防止癌癥的發(fā)生（Chen和White，2011）。然而，許多癌細(xì)胞對(duì)自噬成癮，以應(yīng)對(duì)高水平的蛋白質(zhì)毒性，代謝，氧化和低氧應(yīng)激（Yang等，2011）。特別是，由KRAS突變驅(qū)動(dòng)的癌癥嚴(yán)重依賴于自噬生長(zhǎng)和侵襲（Yang等，2011；Guo等，2011；Lock等，2014）。單獨(dú)或與Trp53缺失組合激活Kras G12D和Braf V600E驅(qū)動(dòng)的NSCLC中的自噬損傷可防止腫瘤進(jìn)展并導(dǎo)致更良性的病變（Karsli Uzunbas等，2014；Guo和White，2013；Strohecker等，2013；Guo等，2013）。因此，自噬阻滯劑可用于癌癥治療（Liu等，2016；Lin和Li，2015；Qiao等，2013）。然而，如果它們不能有效地誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，則存在非經(jīng)典地激活NRF 2的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致化學(xué)抗性和存活。此外，由于NRF 2控制自噬基因的表達(dá)，例如SQSTM1 / p62，CALCOCO，ULK1，ATG5和GABARAPL1（Pajares等，2016），NRF 2的非經(jīng)典激活可能使自噬靶向治療無(wú)效。然而，針對(duì)自噬和NRF 2的聯(lián)合療法可以幫助克服這種抗性。另一方面，自噬的遺傳破壞已被證明會(huì)導(dǎo)致肝癌（Takamura等，2011）。缺陷性自噬（通過(guò)刪除ATG5，ATG7或BECN1 [編碼beclin1]）導(dǎo)致p62的積累，導(dǎo)致NRF2的非規(guī)范性延長(zhǎng)激活（Mathew等，2009；Komatsu等，2010；Lau等，2010；Ni 等，2012）。有趣的是，研究表明p62消融可以恢復(fù)小鼠自噬缺陷的致癌性，這與NRF 2水平的降低有關(guān)（Inami等，2011；Takamura等，2011）。 類(lèi)似地，NRF2消融逆轉(zhuǎn)由小鼠肝臟中Atg5缺失引起的功能失調(diào)性自噬的影響并減少腫瘤發(fā)生（Ni等，2014）。
結(jié)語(yǔ)
NRF 2研究每年持續(xù)增長(zhǎng)并不奇怪，因?yàn)椴粩嗝枋鯪RF 2調(diào)節(jié)的新功能（即靶基因）和新模式。該綜述根據(jù)其在癌癥標(biāo)志中的作用提供了NRF 2的腫瘤抑制和腫瘤促進(jìn)作用的證據(jù)（圖3和4）。該領(lǐng)域目前的爭(zhēng)論是NRF 2是否應(yīng)歸類(lèi)為致癌基因。NRF 2具有功能獲得性突變并且在癌細(xì)胞中高度表達(dá)（Jaramillo和Zhang，2013）。此外，NRF 2控制調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的蛋白質(zhì)的表達(dá)，這些特征由致癌基因共享。然而，我們認(rèn)為，確定NRF 2是致癌基因還為時(shí)過(guò)早。還需要更多的研究來(lái)確定NRF 2的組成型活化是否足以驅(qū)動(dòng)癌癥的發(fā)生。相比之下，許多體外和體內(nèi)研究已經(jīng)證明，NRF 2的瞬時(shí)活化可以防止化學(xué)致癌作用，而小鼠中的Nrf 2缺失會(huì)增加腫瘤發(fā)生（Kensler等，2007）。在人類(lèi)中，膳食NRF 2活化已被證明有利于環(huán)境致癌物的代謝轉(zhuǎn)化和排泄（Yang等，2016）。此外，已經(jīng)在大鼠和人類(lèi)中證明NRF 2的表達(dá)隨著年齡的增長(zhǎng)而降低（Suh等，2004；Shih和Yen，2007；Suzuki等，2008），這可以解釋衰老人群對(duì)癌癥的易感性增加，至少是部分衰老人群?？偟膩?lái)說(shuō)，這表明腫瘤抑制基因/致癌基因的二元定義非常有限，并且可以根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型和背景進(jìn)行修飾，正如已經(jīng)針對(duì)其他蛋白質(zhì)如p53和NOTCH所確定的那樣（Soussi和Wiman，2015）。
在NRF2癌癥研究中，許多問(wèn)題仍未得到解答。目前尚不清楚NRF 2的受控激活是否促進(jìn)相同靶基因的表達(dá)作為組成型激活（Tebay等，2015）。由于一些研究表明某些靶基因是基礎(chǔ)的一部分而不是誘導(dǎo)的NRF 2轉(zhuǎn)錄組的一部分，反之亦然，如果NRF 2激活的某個(gè)閾值改變轉(zhuǎn)錄組就不足為奇了。此外，NRF 2轉(zhuǎn)錄組仍然需要完全定義，并且需要驗(yàn)證許多推定的靶基因。新技術(shù)的出現(xiàn)，例如CRISPR-Cas9系統(tǒng)，將對(duì)此有很大幫助。清楚地了解NRF 2轉(zhuǎn)錄組將使我們能夠在癌癥的標(biāo)志中更好地理解NRF 2的黑暗面并探索治療性腫瘤編輯。此外，還應(yīng)在癌癥預(yù)防和治療的背景下探索KEAP1獨(dú)立的NRF 2調(diào)節(jié)模式的貢獻(xiàn)。
NRF 2在癌癥標(biāo)志中強(qiáng)烈表明，靶向該轉(zhuǎn)錄因子可能是一種很好的治療方法。 一方面，NRF 2激活劑可用于預(yù)防化學(xué)致癌作用，而NRF2抑制劑可用于癌癥治療。迄今為止，唯一獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)的NRF 2活化劑是富馬酸二甲酯，但其在癌癥預(yù)防中的作用尚未得到評(píng)估。自從鑒定出NRF 2的暗側(cè)以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行了許多努力來(lái)開(kāi)發(fā)安全，特異和有效的NRF2抑制劑，但到目前為止收效甚微。我們樂(lè)觀地認(rèn)為，無(wú)論是作為預(yù)后生物標(biāo)志物還是作為治療靶點(diǎn)，未來(lái)幾年對(duì)NRF 2進(jìn)入癌癥診所具有決定性作用。
致謝
這項(xiàng)工作得到了授予D.D.Z.的NIH撥款CA154377，ES026845和DK109555以及授予E.C.和D.D.Z的ES023758的支持。
NRF2陽(yáng)性（綠色）或陰性（紅色）調(diào)節(jié)參與許多相互關(guān)聯(lián)的代謝途徑的酶的表達(dá)。酶縮寫(xiě)：ACC1，乙酰輔酶A羧化酶1; ACL，ATP-檸檬酸裂解酶; CPT，肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1和2; ELOVL，脂肪酸延長(zhǎng)酶; FADS，脂肪酸去飽和酶; FASN，脂肪酸合成酶; G6PD，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶，GCLC，谷氨酸 - 半胱氨酸連接酶，催化亞基; GCLM，谷氨酸 - 半胱氨酸連接酶，修飾亞基; GLS，谷氨酰胺酶; GS，谷胱甘肽合成酶; IDH1，異檸檬酸脫氫酶1; ME1，蘋(píng)果酸酶1; MTFHD2，亞甲基四氫葉酸脫氫酶2; PGD??，6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶; PHGDH，磷酸甘油酸脫氫酶; PPAT，磷酸核糖焦磷酸酰氨基轉(zhuǎn)移酶; PSAT1，磷酸絲氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶; PSPH，磷酸絲氨酸磷酸酶; SCD1，硬脂酰輔酶A去飽和酶; SHMT，絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶1和2; TALDO，轉(zhuǎn)醛酶; TKT，transketolase; TXN，硫氧還蛋白; UCP3，解偶聯(lián)蛋白3; xCT，谷氨酸/胱氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。代謝物縮寫(xiě)。 糖酵解：G6P，葡萄糖-6-磷酸; F6P，果糖-6-磷酸; F1,6BP，果糖-1,6-二磷酸酯; GA3P，甘油醛-3-磷酸; 3PG，3-磷酸甘油酸; PEP，磷酸烯醇丙酮酸。 PPP：6PGL，6-磷酸葡糖酸-d-內(nèi)酯; 6PG，6-磷酸葡萄糖酸鹽。 嘌呤合成：PRPP，5-磷酸-D-核糖基-1-焦磷酸; IMP，肌苷一磷酸。 Ser / Gly合成：3PHP，3-磷酸羥基丙酮酸; 3PSer，3-磷酸絲氨酸; THF，四氫葉酸; MTHF，亞甲基四氫葉酸; 5,10-FTHF，5,10-甲基 - 四氫葉酸。 b-氧化：酰基輔酶A，酰基輔酶A; Ac-CoA，乙酰輔酶A；脂肪酸合成：FA，脂肪酸。 谷胱甘肽合成：谷胱甘肽，谷胱甘肽。
持續(xù)的血管生成
實(shí)體瘤的生長(zhǎng)受到氧和營(yíng)養(yǎng)素的限制，腫瘤的缺氧微環(huán)境下激活轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α，啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)，激活生長(zhǎng)因子（如VEGF和血管生成素），細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的轉(zhuǎn)錄以產(chǎn)生血管（Muz等，2015年）。在異種移植模型中，NRF 2敲除減少血管形成，隨后腫瘤生長(zhǎng)減少（Kim等，2011；Ji等，2013；Li等，2016）。分子水平上，NRF2敲低降低HIF-1α蛋白水平，并因此降低VEGF，PDGF，血管生成素和血管生成素的表達(dá)（Ji等，2013），這可能是由于NRF 2依賴性調(diào)節(jié)含有脯氨酰羥化酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)（PHD），這種酶可以檢測(cè)HIF-1α中的氧張力和羥基化脯氨酸殘基并將其靶向蛋白酶體降解。PHD功能受ROS和鐵水平的影響，因此，NRF 2可能是間接調(diào)節(jié)劑（Toth和Warfel，2017）。此外，NRF 2靶基因NQO1可編碼與HIF-1α直接相互作用并防止降解（Oh等，2016）。另一方面，HIF-1α信號(hào)傳導(dǎo)也調(diào)節(jié)NRF 2，因?yàn)橐扬@示VEGF通過(guò)ERK1 / 2激活激活NRF2（Li等，2016）。 此外，NRF2和HIF-1α都具有重疊的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，例如HMOX1，NQO1，G6PD，PGK，TALDO，SLC7A11，PDGFC和FGF2（Toth和Warfel，2017；Kozakowska等，2016）。最近顯示缺氧誘導(dǎo)PIM1和PIM2，其在低氧和常氧下均正調(diào)節(jié)缺氧條件下的HIF-1α蛋白水平和NRF 2的細(xì)胞定位（Warfel等，2016）。 這進(jìn)一步說(shuō)明了這兩種途徑在缺氧條件下適應(yīng)性代謝重編程調(diào)節(jié)中的復(fù)雜交叉作用。
組織侵襲和轉(zhuǎn)移
這些復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)過(guò)程需要癌細(xì)胞與其鄰近細(xì)胞失去聯(lián)系，經(jīng)歷上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）并遷移，克服失調(diào)凋亡，在新位置上恢復(fù)其上皮表型（間充質(zhì)-上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變）和“種子”。轉(zhuǎn)移細(xì)胞可以保持休眠或恢復(fù)增殖以產(chǎn)生繼發(fā)性腫瘤。在EMT期間，上皮細(xì)胞失去粘附蛋白E-鈣粘蛋白的表達(dá)，有利于N-鈣粘蛋白。在癌細(xì)胞系中，NRF 2通過(guò)未知機(jī)制下調(diào)E-鈣粘蛋白表達(dá)來(lái)促進(jìn)EMT（Arfmann-Knubel等，2015；Shen等，2014）。相反，NRF 2沉默降低了N-鈣粘蛋白的表達(dá)，這一過(guò)程可能是由NRF 2靶基因NOTCH1（EMT的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子）的下調(diào)介導(dǎo)的（Wakabayashi等，2010；Zhao等，2017a）。有趣的是，NRF 2抑制非轉(zhuǎn)化細(xì)胞系中的EMT（Zhou等，2016；Zhang等，2015b；Kanlaya等，2016）。NRF 2的表達(dá)對(duì)于正常細(xì)胞和惡性細(xì)胞的遷移是重要的，因?yàn)镹RF2的敲除極大地?fù)p害了多種細(xì)胞系的遷移和侵襲（Long等，2016；Zhang等，2012）。NRF 2激活與RhoA / ROCK途徑的激活相關(guān)，其促進(jìn)遷移和轉(zhuǎn)移（Zhang等，2016）。為了清除遷移途徑，細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)重塑酶，如MMP2和MMP9，它們也可以釋放ECM中的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子（Bauvois，2012）。 NRF 2下調(diào)與MMP2和MMP9的表達(dá)或明膠酶活性降低相關(guān)，但NRF 2調(diào)節(jié)這些酶的機(jī)制尚不確定（Long等，2016；Zhao等，2017a；Pan等，2013）。此外，遷移和循環(huán)轉(zhuǎn)移細(xì)胞必須克服失調(diào)凋亡，細(xì)胞死亡過(guò)程在細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間與ECM失去接觸時(shí)開(kāi)始（Liotta和Kohn，2004；Shibata等，2010；Wu等，2015年）。具有組成型高水平NRF 2的癌細(xì)胞可以以不依賴錨定的方式生長(zhǎng)，因此具有更高的轉(zhuǎn)移能力（Shibata等，2010）。這種不依賴特定的生長(zhǎng)可能受到NRF 2依賴性骨橋蛋白（也稱(chēng)為SPP1）的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)，骨橋蛋白是一種在轉(zhuǎn)移中具有重要作用的蛋白質(zhì)（Wagner等，2017）。細(xì)胞脫離產(chǎn)生ROS（Yang等，2013）并激活自噬（Fung等，2008），其可誘導(dǎo)NRF2依賴性基因表達(dá)。在細(xì)胞中，通過(guò)整合素與毒性代謝物甲基乙二醛（MG）的內(nèi)收而失去ECM附著，NRF2活化誘導(dǎo)乙二醛酶1（GLO1）的表達(dá)，其代謝MG并防止失調(diào)凋亡（Xue等，2012；Dobler等，2006）。
其他研究表明NRF2具有抗轉(zhuǎn)移特性。在這種情況下，NRF2在轉(zhuǎn)移性微環(huán)境中而非癌細(xì)胞中的表達(dá)決定了表型。在轉(zhuǎn)移的異種移植模型中，全身和骨髓特異性NRF2缺失增加了由于持續(xù)炎癥和免疫細(xì)胞中氧化還原改變引起的肺轉(zhuǎn)移易感性（Satoh等，2010；Hiramoto等，2014），見(jiàn)“關(guān)于避免免疫破壞和腫瘤促進(jìn)炎癥的部分”。相反，在KEAP1敲除小鼠（Keap1-kd或Keap1-I-）中，KEAP1表達(dá)降低，或用NRF2誘導(dǎo)劑bardoxolone（CDDO）治療的野生型小鼠，高NRF2表達(dá)減少肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量（Tebay等，2015；Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Lee等，2017）。
代謝重編程
分裂的癌細(xì)胞具有增加葡萄糖攝取速率并通過(guò)有氧糖酵解代謝它，這種現(xiàn)象稱(chēng)為Warburg效應(yīng)。這種代謝轉(zhuǎn)換對(duì)于為細(xì)胞提供合成代謝前體，還原當(dāng)量和生長(zhǎng)和增殖所必需的核苷酸是必不可少的。如圖5所示，NRF 2最近被認(rèn)為是介導(dǎo)癌細(xì)胞中代謝重編程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子（Tebay等，2015；Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Lee等，2017）。NRF 2的激活通過(guò)控制諸如葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD），6-磷酸葡糖酸脫氫酶（PGD），轉(zhuǎn)酮醇酶（TKT），轉(zhuǎn)醛酶（TALDO1）等酶的基礎(chǔ)表達(dá)來(lái)增加葡萄糖攝取并將其引導(dǎo)至戊糖磷酸途徑（PPP）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等，2010； Mitsuishi等，2012；DeNicola等，2015；Heiss等，2013）。NRF 2還控制合成NADPH酶的表達(dá)，例如蘋(píng)果酸酶（ME1）和異檸檬酸脫氫酶（IDH1）（圖5）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等，2010；Mitsuishi等，2012；DeNicola等，2015）。NADPH 通過(guò)NRF 2減少谷胱甘肽和氧化還原循環(huán)酶，谷胱甘肽還原酶（GR）和硫氧還蛋白還原酶1（TRXR1）所必需的還原當(dāng)量，并且還作為NQO1的輔因子，顯示抗氧化劑和代謝功能之間明顯的相互依賴性。然而，NRF 2對(duì)PPP基因的調(diào)節(jié)是復(fù)雜的。一項(xiàng)研究提出，雖然TALDO1是直接NRF2靶基因，但G6PD，PGD和TKT通過(guò)未知機(jī)制的miR-1和miR-206下調(diào)進(jìn)行間接調(diào)節(jié)，共同抑制微小RNA的表達(dá)（Singh等，2013a）。有趣的是，PI3K-AKT信號(hào)傳導(dǎo)與NRF2協(xié)調(diào)作用在活躍增殖的細(xì)胞中完全誘導(dǎo)代謝基因（Sakamoto等，2009；Mitsuishi等，2012），類(lèi)似地，PTEN缺失增強(qiáng)了NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)（Mitsuishi等，2012）。同樣，阻斷損害PPP并降低抗氧化劑NRF 2靶基因的表達(dá)（Heiss等，2013），可能是由于PI3K-AKT活化減少（Boucher等，2014；Mitsuishi等，2012）。NRF 2也可能直接誘導(dǎo)磷酸核糖焦磷酸酰胺轉(zhuǎn)移酶（PPAT）和乙烯四氫葉酸脫氫酶2（MTHFD2）的表達(dá)，這是從頭合成嘌呤所需的酶（圖5）（Thimmulappa等，2002；MacLeod等，2009；Malhotra等, 2010；Mitsuishi 等，2012；DeNicola 等，2015）。
NRF2部分控制氨基酸的代謝。NRF2靶基因谷氨酰胺酶（GLS）促進(jìn)谷氨酰胺向谷氨酸的降解，并為癌細(xì)胞提供氮，用于合成核苷酸和非必需氨基酸（圖5）（Hayes和Dinkova-Kostova，2014；Mitsuishi等，2012）。此外，NRF 2靶基因ME1的表達(dá)增加驅(qū)動(dòng)谷氨酸轉(zhuǎn)化為α-酮戊二酸，或NRF2靶基因驅(qū)動(dòng)谷氨酸-半胱氨酸連接酶（GCLC / GCLM）和谷胱甘肽合成酶（GS）的表達(dá)，用于增加谷胱甘肽合成，（圖5）（Finkel，2011；Altman等，2016）。有趣的是，最近的一項(xiàng)研究提供了概念證據(jù)，證明KRAS驅(qū)動(dòng)的肺癌包含KEAP1或NRF2突變嚴(yán)重依賴谷氨酰胺酶，并且對(duì)谷氨酰胺酶抑制劑CB-839敏感（Romero等，2017），這表明靶標(biāo)明確的NRF 2下游代謝異常也可能是癌癥的可行治療策略。NRF 2還控制絲氨酸和甘氨酸代謝基因的表達(dá)，如關(guān)于持續(xù)增殖信號(hào)的部分（圖5）中所述（DeNicola等，2015）。
并非所有合成代謝途徑都被NRF2上調(diào)，例如，NRF 2負(fù)面調(diào)節(jié)脂肪酸合成（Tanaka等，2008; Kitteringham等，2010）。脂質(zhì)改變?cè)诎┌Y中是常見(jiàn)的，引起從代謝和信號(hào)傳導(dǎo)改變到影響遷移，血管生成，與基質(zhì)細(xì)胞的通信甚至組織結(jié)構(gòu)的環(huán)境變化的影響（Baenke等，2013）。NRF 2下調(diào)ATP-檸檬酸裂解酶（ACL），乙酰輔酶A羧化酶1（ACC1），脂肪酸合成酶（FASN），硬脂酰輔酶A去飽和酶（SCD1），脂肪酸去飽和酶（FADS1和2）和脂肪酸延長(zhǎng)酶（ELOVL2， ELOVL6）（圖5）（Yates等，2009; Wu等，2011; Kittering hamet等，2010）。由于NRF 2間接阻止肝X受體α（LXR-α）依賴性脂肪生成基因表達(dá)，從而使這些基因下調(diào)（Kay等，2011; Popineau等，2016）。另一種機(jī)制可能涉及NRF 2依賴性轉(zhuǎn)錄上調(diào)芳烴受體（AHR），這是一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，可控制異生代謝基因的表達(dá)，也可正調(diào)節(jié)增殖，負(fù)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化，抑制甘油三酯合成（Shin 等，2007）。反過(guò)來(lái)，AHR也正向調(diào)節(jié)NRF 2的轉(zhuǎn)錄，突出了控制細(xì)胞生物能量學(xué)和異生物質(zhì)代謝這兩種途徑的干擾（Miao等，2005）。
另一方面，NRF 2組成型激活刺激線粒體脂肪酸氧化（FAO）（Ludtmann等，2014）。當(dāng)癌細(xì)胞被剝奪葡萄糖或糖酵解被抑制時(shí)（例如，來(lái)自ECM的細(xì)胞脫附），它們?cè)诤艽蟪潭壬弦蕾囉贔AO的ATP，NADPH和FADH 2產(chǎn)生（Carracedo等，2013）。NRF 2調(diào)控FAO的機(jī)制仍在研究，但研究表明，通過(guò)肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶（CPT）基因和脂肪酸轉(zhuǎn)移酶CD36的轉(zhuǎn)錄激活可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)控（圖5）（Meakin等，2014；Maruyama等，2008）。核受體類(lèi)視黃醇X受體α（RXRa）及其異二聚體伴侶過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARg）調(diào)節(jié)FAO；兩者都被描述為NRF2的靶基因（Pi等，2010；Reddy和Standiford，2010；Chorley等，2012）。盡管NRF 2誘導(dǎo)癌癥的轉(zhuǎn)變是在脂肪細(xì)胞分化和肥胖的背景下進(jìn)行的研究，但對(duì)RXR-PPARG信號(hào)傳導(dǎo)中的作用仍可能是代謝的一部分（Pi等，2010; Shin等，2009）。
最近已經(jīng)認(rèn)識(shí)到NRF 2在線粒體生理學(xué)和生物基因中的重要性（Dinkova-Kostova和Abramov，2015）。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在敲除NRF 2的癌細(xì)胞中，耗氧量和ATP產(chǎn)量下降，表明NRF 2在線粒體呼吸中的作用（Kim等，2011）。相反，具有組成型NRF2活化的細(xì)胞具有較高的基線線粒體膜電位（DJ m），較高的基礎(chǔ)ATP水平和較高的氧消耗率，表明NRF 2活化增加氧化磷酸化（Holmstrom等，2013）。NRF 2不僅通過(guò)提供底物（復(fù)合物I的NADH，復(fù)合物II的FADH 2）調(diào)節(jié)線粒體呼吸，還通過(guò)調(diào)節(jié)各種復(fù)合物IV細(xì)胞色素c氧化酶亞基的表達(dá)（誘導(dǎo)NDUFA4，抑制環(huán)加氧酶[COX] 2和COX4I1）來(lái)調(diào)節(jié)線粒體呼吸（ Agyeman等，2012; Holmstrom等，2013）。其他研究已經(jīng)描述了NRF 2可以正面（Piantadosi等，2011; Hota等，2012; Athale等，2012）或消極（Zhang等，2013; Uruno等，2013）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。核呼吸因子1，其調(diào)節(jié)五種呼吸復(fù)合物和PGC-1a的蛋白質(zhì)的表達(dá)。高氧化磷酸化增加線粒體電子泄漏，從而增加ROS水平。然而，在氧化應(yīng)激下，NRF 2上調(diào)解偶聯(lián)蛋白3（UCP3）以減少超氧化物形成（圖5）（Anedda等，2013）。此外，NRF 2還參與線粒體生物合成，這是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，已在其他地方進(jìn)行了評(píng)論（Dinkova-Kostova和Abramov，2015; Itoh等，2015），通過(guò)PPARg和PPARg共同激活因子1β（PGC-1b）的轉(zhuǎn)錄激活 ）（Chorley等，2012）， 這個(gè)領(lǐng)域仍然是NRF 2發(fā)展領(lǐng)域，特別是在癌癥方面，未來(lái)幾年肯定會(huì)擴(kuò)大研究。
大量降解途徑的自噬也促進(jìn)癌細(xì)胞中的合成代謝（Kimmelman和White，2017）。癌細(xì)胞中的自噬基礎(chǔ)水平高于非轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并且可以通過(guò)缺氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏進(jìn)一步增強(qiáng)（Kimmelman和White，2017）。p62的累積和磷酸化是癌癥中的常見(jiàn)現(xiàn)象，其通過(guò)非經(jīng)典途徑激活NRF 2信號(hào)傳導(dǎo)并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)（Inami等，2011；Ichimura等，2013；Ni等，2014）。 因此，磷酸化的p62通過(guò)引起NRF 2依賴性代謝重編程來(lái)刺激腫瘤生長(zhǎng)（Saito等，2016）。
避免免疫破壞
免疫監(jiān)測(cè)涉及先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，在癌癥發(fā)生的爭(zhēng)論中起著重要作用（Gajewski等，2013）。功能性免疫系統(tǒng)通過(guò)抑制腫瘤病毒感染，消除導(dǎo)致持續(xù)炎癥，有助于消除致癌作用和轉(zhuǎn)化細(xì)胞的病原體來(lái)預(yù)防癌癥發(fā)生（Swann和Smyth，2007）。NRF 2被炎癥介質(zhì)激活，例如15-脫氧-D12,14-前列腺素J 2（15d-PGJ 2）（Itoh等，2004），一氧化氮（NO）（McMahon等，2010；Um等，2011）和硝基脂肪酸（Kansanen等，2011）。許多研究表明，NRF 2的激活不僅通過(guò)減少ROS而且還通過(guò)降低促炎細(xì)胞因子的表達(dá)來(lái)減少炎癥，例如腫瘤壞死因子，白細(xì)胞介素（IL）-6和IL-1b（Iizuka等，2005; Long等，2015；Hoetzenecker等，2012；Kobayashi等，2016；Thimmulappa等，2006）。有趣的是，NRF 2通過(guò)ARE依賴誘導(dǎo)激活轉(zhuǎn)錄因子3（ATF3，IL6轉(zhuǎn)錄的負(fù)調(diào)節(jié)因子）和直接結(jié)合IL6啟動(dòng)子ARE并阻止RNA聚合酶II的聚集來(lái)阻止IL-6表達(dá)（Kobayashi等，2016；Hoetzenecker等，2012）。 一直以來(lái)，許多研究表明Nrf2-I- 小鼠具有持續(xù)性炎癥（Itohet等，2004；Johnson等，2010；Kong等，2010）。
抗癌免疫應(yīng)答通常由CD8 +細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL），CD4 + T h 1輔助細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞介導(dǎo)（Vinay等，2015）。NRF 2通過(guò)控制GSH產(chǎn)生和ROS水平來(lái)促進(jìn)CD8 + T細(xì)胞功能（Moritoetal等，2003；Shaetal等，2015）。早期激活的T細(xì)胞不能合成GSH，因此它們依賴于抗原呈遞細(xì)胞，例如巨噬細(xì)胞來(lái)提供它。Nrf2-I-骨髓來(lái)源的巨噬細(xì)胞（BMDMF）具有降低的半胱氨酸和GSH水平，這是xCT和GCLM表達(dá)降低的結(jié)果，并且不能完全激活CD8 + T細(xì)胞（Sha等，2015）。此外，在Keap1-kd小鼠中，由于NRF 2依賴性抗癌免疫導(dǎo)致化學(xué)誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生減少（Satoh等，2016）。通過(guò)NK細(xì)胞聚集將另一種抗癌免疫應(yīng)答作用于表達(dá)IL-17D的腫瘤（O'Sullivan等，2014；Saddawi-Konefka等，2014）。最近的一項(xiàng)研究確定Il17d的啟動(dòng)子含有ARE并且受NRF 2的正調(diào)節(jié)，并且NRF2的藥理學(xué)活化因此可以通過(guò)NK細(xì)胞聚集促進(jìn)腫瘤排斥（Saddawi-Konefka等，2016）?？傊?，這些研究表明，宿主中的NRF 2表達(dá)通過(guò)維持功能性免疫系統(tǒng)來(lái)限制腫瘤生長(zhǎng)，而癌細(xì)胞中的NRF 2促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。
腫瘤促進(jìn)炎癥
盡管免疫監(jiān)視癌癥因免疫編輯，抗原表達(dá)喪失和激活免疫抑制機(jī)制而出現(xiàn)并茁壯成長(zhǎng)。許多腫瘤具有停滯免疫細(xì)胞，既不是抑制生長(zhǎng)，也不是促進(jìn)進(jìn)展（DeNardo等，2010）。癌癥中的免疫抑制主要由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）和髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs）介導(dǎo)，其包含異質(zhì)性樹(shù)突細(xì)胞群，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和其他未成熟骨髓細(xì)胞（Serafini等，2006；Swann和Smyth，2007）。這些細(xì)胞微環(huán)境產(chǎn)生炎癥并重塑組織，促進(jìn)血管生成和轉(zhuǎn)移（Ono，2008）。 NRF 2活化的抗炎作用拮抗腫瘤促炎癥。Nrf2-I-與野生型對(duì)應(yīng)物相比，小鼠具有更高數(shù)量的MDSC（Satoh等，2010）。Nrf2-I-MDSC具有更高的細(xì)胞內(nèi)ROS水平，其抑制CD8 + T細(xì)胞增殖并在肺癌的異種移植模型中產(chǎn)生有利于轉(zhuǎn)移的環(huán)境。MDSC產(chǎn)生活性氮和氧物質(zhì)（RNOS），其阻止CD8 + T細(xì)胞抗原識(shí)別，這是一種稱(chēng)為無(wú)能的耐受機(jī)制（Kusmartsev等，2004； Nagaraj等，2007）。 相比之下，Keap1 -I-小鼠中的NRF 2活化限制了轉(zhuǎn)移，這可能部分是由于MDSCs中ROS水平降低（Satoh等，2010）。同樣，缺失Nrf 2或Trsp，即編碼含有硒代半胱氨酸的抗氧化蛋白GPX和TRXR1所必需的硒代半胱氨酸t(yī)RNA的基因，在骨髓譜系中證實(shí)NRF 2的抗轉(zhuǎn)移活性與其對(duì)MDSCs中ROS的調(diào)節(jié)有關(guān)（Hiramoto等，2014）。此外，NRF 2依賴性IL-6的下調(diào)還可以防止骨髓前體細(xì)胞向腫瘤的聚集（Serafini等，2006；Kobayashi等，2016），而與氧化還原調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)。
基因不穩(wěn)定性
這種有利特征通過(guò)提高突變率促進(jìn)了原始標(biāo)志的出現(xiàn)（Hanahan和Weinberg，2011）。核苷酸修飾或鏈斷裂形式的DNA損傷可能是由于DNA復(fù)制和重組，暴露于化學(xué)誘變劑，ROS或輻射（UV或電離輻射[IR]）時(shí)的錯(cuò)誤造成的（Cooke等，2003；Techer等，2017）。許多家族性和散發(fā)性癌癥都涉及DNA修復(fù)和有絲分裂檢查點(diǎn)的基因突變，導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，盡管致癌基因誘導(dǎo)的DNA復(fù)制應(yīng)激和端粒侵蝕是激發(fā)癌癥的更大因素（Negrinietal等，2010），然而，在進(jìn)展期間上調(diào)DNA修復(fù)基因有助于治療（Helleday等，2008）。在這方面，非轉(zhuǎn)化細(xì)胞中的NRF2活化可以預(yù)防DNA損傷并防止致癌作用，如多項(xiàng)研究所述（Mathew等，2014；Das等，2017；Frohlich等，2008；Singh等，2012；Jeayeng 等，2017；Tao等，2015），而NRF2的組成型激活保護(hù)癌細(xì)胞免受化學(xué)和放射治療的影響，使它們難以治療（Sekhar和Freeman，2015; Jayakumar等，2015）。多種機(jī)制有助于NRF 2在預(yù)防基因組中具有不穩(wěn)定的作用。NRF 2調(diào)節(jié)8-氧鳥(niǎo)嘌呤DNA糖基化酶（OGG1）的表達(dá)，OGG1是去除7,8-二羥基-8-氧代-2'-對(duì)羥基鳥(niǎo)苷（8-氧代-dG）的酶，這是在細(xì)胞核和線粒體中最豐富的兩種酶，通過(guò)堿基切除修復(fù)（BER）DNA損傷（Dhenaut等，2000；Singh等，2013b；David等，2007）。NRF 2還激活p53結(jié)合蛋白1（53BP1）的表達(dá)，這是非同源末端連接（NHEJ）DNA修復(fù)的一個(gè)組成部分，從而保護(hù)細(xì)胞免受IR誘導(dǎo)的染色體畸變（Panier和Boulton，2014；Kim等，2012）。參與DNA損傷修復(fù)的其他基因是RAD51，RAD52，XRCC2，XRCC3，DMC1，RBBP8和SHFM1; 然而，編碼這些蛋白質(zhì)的所有基因尚未被確認(rèn)為NRF2直接靶基因（Jayakumar等，2015）。 重要的是，NRF 2的DNA保護(hù)作用似乎依賴于DNA損傷應(yīng)答基因的表達(dá)，而不僅僅依賴于NRF 2的抗氧化功能。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)抗氧化補(bǔ)充劑不能阻止細(xì)胞輻射后DNA損傷，其中NRF 2轉(zhuǎn)錄活性先前已被全反式維甲酸抑制（Jayakumar等，2015）。
DNA損傷應(yīng)答蛋白的激活可以誘導(dǎo)NRF 2途徑。腫瘤抑制因子BRCA1，其突變與乳腺癌和卵巢癌的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，是同源重組（HR）DNA修復(fù)過(guò)程的一部分（Roy等，2011）。研究表明，BRCA1通過(guò)與NRF2結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)ROS，以防止其KEAP1依賴性降解，從而允許抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄（Bae等，2004）。因此，BRCA1沉默增加了許多細(xì)胞系對(duì)氧化應(yīng)激的易感性，這與NRF 2調(diào)節(jié)的抗氧化基因的基礎(chǔ)或誘導(dǎo)表達(dá)降低相關(guān)（Gorrini等，2013a）。此外，BRCA1突變的癌細(xì)胞系具有更高的ROS，表明突變蛋白可能不與NRF2相互作用（Gorrini等，2013a；Saha等，2009）。參與HR的另一種蛋白質(zhì)是PALB2（FANCN），一種BRCA2相互作用蛋白，經(jīng)常在家族性乳腺癌和胰腺癌中發(fā)生突變（Nepomuceno等，2017）。在細(xì)胞核中，PALB2通過(guò)ETGE基序與KEAP1結(jié)合，從而促進(jìn)NRF 2核積累和轉(zhuǎn)錄活性，同時(shí)阻止其KEAP1介導(dǎo)的核輸出（Ma等，2012）。由于PALB2在乳腺癌，結(jié)腸癌，胰腺癌和肺癌中過(guò)度表達(dá)，因此研究這些腫瘤的是否部分具有PALB2介導(dǎo)的NRF 2延長(zhǎng)激活將是有趣的（Ma等，2012）。 聚[ADP-核糖]聚合酶1（PARP1）是ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶，其在DNA修復(fù)期間與BRCA一起起作用（Hu等，2014）。 我們的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)與MAFG結(jié)合并增強(qiáng)NRF 2的轉(zhuǎn)錄活性，確定PARP1作為NRF2的共激活因子。同樣，PARP1沉默降低了NRF 2靶基因的基礎(chǔ)和誘導(dǎo)型表達(dá)。 PARP1酶活性對(duì)于其作為NRF 2共激活因子的功能是不必要的（Wu等，2014a）。
NRF2還通過(guò)減少ROS的量來(lái)間接地防止DNA損傷，ROS除了產(chǎn)生氧化性DNA損傷外還引起無(wú)堿基位點(diǎn)單鏈斷裂以及DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)和糖部分的氧化（Cooke等，2003）。我們的研究小組發(fā)現(xiàn)，NRF 2活化可以通過(guò)降低紫外線誘導(dǎo)的ROS來(lái)防止紫外線損傷，同時(shí)它對(duì)環(huán)丁烷吡啶酰亞胺二聚體的形成沒(méi)有影響，環(huán)丁烷吡啶酰亞胺二聚體是一種與紫外線照射相關(guān)的流行誘變DNA損傷（Tao等，2015）。NRF 2激活也增強(qiáng)對(duì)DNA加合物如苯并[a]芘二醇環(huán)氧化物（BPDE）親電子的中間體的解毒（Ramos-Gomez等，2001），黃曲霉毒素8,9-環(huán)氧化物（Kwak等，2001年；Jowsey等，2003）和7,12-二甲基苯并[a]蒽（DMBA）（auf dem Keller等，2006；Xu等，2006），并且預(yù)防或降低它們的致癌性。此外，一些DNA修復(fù)蛋白對(duì)氧化還原敏感，因此NRF 2激活會(huì)影響其功能。BER核酸內(nèi)切酶APE1（也稱(chēng)為REF-1）在其活性位點(diǎn)具有氧化還原敏感的半胱氨酸，其被NRF2轉(zhuǎn)錄靶TRX1還原（Wei等，2000；Hirota等，1997）。 O-6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT）去除O-6-甲基鳥(niǎo)嘌呤加合物，如由替莫唑胺（TMZ）化學(xué)療法產(chǎn)生的（Fan等，2013）。MGMT活性位點(diǎn)中的催化半胱氨酸可以是S-亞硝基化的，其滅活（Weietal。，2011）并賦予對(duì)活性氧和氮物種的敏感性。有趣的是，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在使用TMZ + IR治療的患者中，成膠質(zhì)細(xì)胞瘤中高NRF 2表達(dá)與復(fù)發(fā)時(shí)間較短相關(guān)（Cong等，2013）。此外，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中，NRF 2的下調(diào)增加了對(duì)TMZ + IR的敏感性（Cong等人，2013）。 在NHEJ期間，異二聚體Ku70 / Ku80蛋白結(jié)合DNA雙鏈斷裂的能力還取決于Ku80中關(guān)鍵半胱氨酸殘基的氧化還原狀態(tài)（Bennett等，2009；Andrews等，2006）。 谷胱甘肽可能需要維持半胱氨酸水平降低，從而維持Ku的完全活性，盡管這仍需要進(jìn)一步的研究。
改變氧化還原穩(wěn)態(tài)
盡管通過(guò)組成型激活NRF 2具有高ROS水平，許多癌細(xì)胞仍然能夠繁殖（方框2）。NRF 2通過(guò)其調(diào)節(jié)GSH代謝的能力（xCT，GCLC / GCLM，TXN，GS）（圖5）和酶抗氧化系統(tǒng)（GPX，GR，PRX和TRXR）的表達(dá)，基于被普遍認(rèn)為是細(xì)胞抗氧化反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子）及其輔助因子（NADPH，F(xiàn)ADH2）恢復(fù)氧化還原穩(wěn)態(tài)（Hayesand Dinkova-Kostova等2014；Tebay等，2015）。一項(xiàng)關(guān)鍵研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)KRAS G12D，BRAF V619E和MYC的癌細(xì)胞系和人類(lèi)腫瘤具有高NRF2 mRNA表達(dá)，因此具有高GSH以降低其ROS水平（DeNicola等，2011）。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，肺鱗狀細(xì)胞癌小鼠模型中的Keap1缺失導(dǎo)致組成型NRF2活化并降低內(nèi)源性ROS，這使得腫瘤對(duì)放射療法具有抗性（Jeong等，2017）。類(lèi)似地，在CSC中觀察到的NRF2的高表達(dá)和低水平的ROS使得它們對(duì)化學(xué)療法和放射療法具有抗性（Ryoo等，2016）。這些結(jié)果與癌癥患者樣品中觀察到的結(jié)果一致，如下所述。
蛋白毒性應(yīng)激
通過(guò)確保蛋白質(zhì)的充分翻譯，折疊，定位和降解來(lái)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)或蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。癌細(xì)胞由于表觀遺傳改變，基因融合或擴(kuò)增以及代謝率增加而產(chǎn)生過(guò)量的蛋白質(zhì)（Donnelly和Storchova，2015；Mosser和Morimoto，2004）。此外，基因組不穩(wěn)定性增加了產(chǎn)生突變蛋白質(zhì)的機(jī)會(huì)，并且改變的氧化還原環(huán)境導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，增強(qiáng)癌細(xì)胞中的蛋白毒性應(yīng)激。 細(xì)胞具有多種機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)蛋白毒性應(yīng)激，從有助于蛋白質(zhì)折疊的熱休克蛋白（HSP）到泛素蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）和自噬等降解系統(tǒng)（Bukau等，2006；Kimmelman和White，2017）。毫不奇怪，NRF 2在這三者中發(fā)揮作用。
熱休克因子1（HSF1）是調(diào)節(jié)HSP表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄因子（Dayalan Naidu和Dinkova-Kostova，2017；Anckar和Sistonen，2011；Whitesell和Lindquist，2009）。HSP是分子伴侶，有助于折疊新合成的或折疊的蛋白質(zhì)，組裝蛋白質(zhì)復(fù)合物，或有助于復(fù)合物中蛋白質(zhì)的易位或提取（Saibil，2013）。在癌癥中，HSF1和多種HSP的表達(dá)被上調(diào)，因此許多抑制劑已被測(cè)試作為治療劑，因?yàn)榘┘?xì)胞高度依賴HSP（Saibil，2013；Barrott和Haystead，2013；Qiao等，2012）。有證據(jù)支持HSF1和NRF2調(diào)節(jié)的應(yīng)激反應(yīng)的串?dāng)_和功能重疊（Dayalan Naidu等，2015；Niforou等，2014），如兩種轉(zhuǎn)錄因子都被氧化應(yīng)激激活，由同一組小分子（包括4-HNE，15d-PGJ 2，H 2 O 2，維生素A，姜黃素和蘿卜硫素）誘導(dǎo)，并調(diào)節(jié)表達(dá) HMOX1，HSP70，p62和ATF3（Dayalan Naidu和Dinkova-Kostova，2017；Dayalan Naidu等，2015）。還有新的證據(jù)表明HSF1誘導(dǎo)的HSP可能激活NRF 2以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)和線粒體完整性（Dayalan Naidu等，2015）。
方框2.癌癥中的活性氧物質(zhì)
有氧環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)不可避免地導(dǎo)致ROS和RNOS的產(chǎn)生（Gacesa等，2016）。在細(xì)胞中，ROS由線粒體和過(guò)氧化物酶體氧化代謝，ER應(yīng)激以及由氧化酶（例如黃嘌呤氧化酶和NADPH氧化酶），細(xì)胞色素P450酶，一氧化氮合酶，環(huán)加氧酶和脂氧合酶催化的酶促反應(yīng)產(chǎn)生（Murphy，2009；Holmstrom和Finkel，2014；Zeeshan等，2016）。還有外部的ROS來(lái)源，如異生素（金屬，毒素，藥物，病原體等）和輻射（紫外線和電離輻射[IR]，如X射線和伽馬射線）（Limon Pacheco和Gonsebatt，2009；Lobet等，2015；Xu等，2005）。因此，好氧生物已經(jīng)獲得了通過(guò)調(diào)節(jié)其產(chǎn)量（空間和時(shí)間）來(lái)利用ROS進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，能量產(chǎn)生和防御的機(jī)制，并通過(guò)產(chǎn)生大量抗氧化系統(tǒng)來(lái)淬滅過(guò)量的ROS并恢復(fù)減少的條件（Gacesa等，2016）。ROS氧化蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，碳水化合物和DNA，從而改變它們的結(jié)構(gòu)，從而改變它們的穩(wěn)定性，活性，相互作用以及整體信號(hào)傳導(dǎo)事件（Trachootham等，2008）。氧化DNA損傷可導(dǎo)致糖基修飾，然后脫嘌呤或脫嘌呤和鏈斷裂，這導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的突變和丟失（Cooke等，2003）。因此，除了抗氧化系統(tǒng)之外，有效的DNA損傷檢測(cè)和修復(fù)機(jī)制可以避免出現(xiàn)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡或轉(zhuǎn)化的突變。 然而，這些酶中的一些還具有氧化還原敏感性并且可以在氧化應(yīng)激下失活。
正常（“低”）ROS的產(chǎn)生對(duì)于增殖和分化是必需的，受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)，并且可以通過(guò)細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑的產(chǎn)生來(lái)包含（Murakami和Motohashi，2015）。暴露于異生素和輻射后的ROS瞬時(shí)增加（Prestera等，1993；Hirota等，2005；Wondrak，2007），在代謝應(yīng)激期間（Shih等，2005；Stepien等，2017），或在缺氧/復(fù)氧期間（Leonard等，2006）引起氧化應(yīng)激并激活NRF 2。然而，非常高水平的ROS關(guān)閉NRF2途徑，誘導(dǎo)壞死，凋亡或ferroptotic細(xì)胞死亡機(jī)制（Villeneuve等，2009；Chen等，2012；Faraonio等，2006；Stockwell等，2017）。與基礎(chǔ)條件下的正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞具有不斷“高”的ROS水平（Cairns等，2011）。癌細(xì)胞中ROS產(chǎn)生的增加是由致癌基因激活（Maya-Mendoza等，2015），代謝率增加（Zhao等，2017b），功能障礙線粒體或過(guò)氧化物酶體所致（Sabharwal和Schumacker，2014；Cipolla和Lodhi，2017），受體的異常激活（Yuan等，2013；Huang等，2012）或促氧化酶（Ogrunc等，2014；Kodama等，2013），缺氧（Lluis等，2007）；Chandel等，2000）和錨定非依賴性生長(zhǎng)（Jiang等，2016）。因此，癌細(xì)胞中的這些高基礎(chǔ)ROS水平已被探索為治療性“跟腱”，使用進(jìn)一步誘導(dǎo)ROS作為單一或組合化學(xué)療法的藥物（Cabello等，2007）。實(shí)際上，放射療法和許多血液治療藥物，如順鉑，依托泊苷，紫杉醇和硼替佐米，通過(guò)誘導(dǎo)高ROS水平殺死癌細(xì)胞，這也解釋了它們的脫靶毒性（Berndtsson等，2007; Oh等，2007；Alexandre等，2007；Fribley等，2004）。其他消耗GSH，抑制SOD或TRX等抗氧化酶或增加ROS產(chǎn)生的藥物已經(jīng)作為抗癌藥物進(jìn)行了測(cè)試，并在其他地方得到了廣泛的評(píng)論（Wondrak，2009；Gorrini等，2013b；Marengo等，2016）。
UPS降解受損，錯(cuò)誤折疊或短壽命的蛋白質(zhì)（Livneh等，2016）。簡(jiǎn)而言之，蛋白質(zhì)在涉及E1，E2和E3酶的過(guò)程中是多泛素化的，然后遞送至26S蛋白酶體（由兩個(gè)19S調(diào)節(jié)顆粒和20S核心顆粒組成）進(jìn)行降解（Navon和Ciechanover，2009）。主要癌癥蛋白，如p53，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子（p27，細(xì)胞周期蛋白），促凋亡蛋白（NOXA，BAX，BIK，DR）和應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（NF-kB，NRF2）均受UPS監(jiān)管（Johnson，2015；Zhang 等，2004）。癌細(xì)胞嚴(yán)重依賴UPS，并且已開(kāi)發(fā)出蛋白酶體抑制劑如硼替佐米和卡非佐米作為抗癌療法（Crawford等，2011）。然而，許多實(shí)體瘤最初對(duì)蛋白酶體抑制劑是難以控制的，并且大多數(shù)癌癥迅速獲得抗性，已經(jīng)提出NRF 2介導(dǎo)這種抗性（Lisek等，2017；Walerych等，2016；Li等，2015）。NRF 2調(diào)節(jié)20S蛋白酶體的多個(gè)亞基的基因和誘導(dǎo)型表達(dá)，包括PSMA1，PSMA4，PSMA5，PSMB3和PSMB6，在PSMB5中發(fā)現(xiàn)有效的ARE（Kwak等，2003a；Arlt等，2009）。NRF 2還調(diào)節(jié)19S蛋白酶體亞基PSMC1，PSMC3，PSMD4和PSMD14（Kwak等，2003a；Arlt等，2009）的基因表達(dá)，以及蛋白酶體成熟蛋白POMP的基因表達(dá)，其介導(dǎo)蛋白酶體組裝（Li等，2015；Jang 等，2014）。因此，在NRF 2上調(diào)的癌細(xì)胞中，可能存在對(duì)蛋白酶體抑制劑的內(nèi)在抗性，而獲得性抗性可能是由于初始蛋白酶體抑制后NRF2積累導(dǎo)致的反彈反應(yīng)（Li 等，2015；Walerych等，2016；Starheim等，2016）。蛋白酶體抑制也激活自噬（Zhu等，2010），其引起p62依賴性KEAP1降解和延長(zhǎng)的NRF2活化（Riz等，2016）。有趣的是，通過(guò)阻斷xCT反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制GSH合成增加了多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞對(duì)硼替佐米的敏感性，表明氧化還原與蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)之間存在干擾（Starheim等，2016）。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）是細(xì)胞器，其中分泌途徑的許多蛋白質(zhì)被合成，折疊和翻譯后修飾（Niforou等，2014）。代謝和氧化還原改變，以及鈣耗盡，缺氧和過(guò)度的蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累，導(dǎo)致ER應(yīng)激（Trougakos等，2013）。這種ER應(yīng)激通過(guò)激活由IRE1，雙鏈RNA（PKR）激活的蛋白激酶真核起始因子2激酶（PERK）和激活轉(zhuǎn)錄因子6（ATF6）協(xié)調(diào)的三個(gè)信號(hào)臂激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）（Trougakos等，2013；Schroder和Kaufman，2005）。如上所述，HRD1通過(guò)激活I(lǐng)RE1臂在肝硬化期間降解NRF2（Wu等，2014b）。在這種情況下，缺乏NRF 2表達(dá)會(huì)導(dǎo)致過(guò)量的ROS產(chǎn)生并損害肝臟再生，促進(jìn)肝癌的發(fā)生（Bataille和Manautou，2012）。未解決的ER應(yīng)激可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；然而，許多癌細(xì)胞控制ER應(yīng)激信號(hào)以促進(jìn)進(jìn)展（Yadav等，2014），并且NRF 2激活可能有助于此過(guò)程。例如，PERK磷酸化翻譯起始因子eIF2a以抑制依賴性翻譯并降低蛋白毒性應(yīng)激。同時(shí)，這促進(jìn)ATF4的表達(dá)，其表達(dá)與抗氧化應(yīng)激，增強(qiáng)的氨基酸代謝（Harding等，2003）和誘導(dǎo)自噬有關(guān)（B'Chir等，2013），可能通過(guò)與NRF 2的直接相互作用（He等，2001）。 反過(guò)來(lái)，NRF 2激活A(yù)TF4的轉(zhuǎn)錄，表明其具有正反饋調(diào)節(jié)作用（He等，2001；Kwak等，2003b）。NRF 2和ATF4一起預(yù)防ER應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這可以使癌細(xì)胞在蛋白毒性應(yīng)激中存活。此外，未解決的ER應(yīng)激可引起UPR，導(dǎo)致ER相關(guān)降解（ERAD）途徑的激活。NRF 2依賴性蛋白酶體基因的誘導(dǎo)將有助于ERAD，從而減少蛋白毒性應(yīng)激（Cullinan和Diehl，2006）。
巨自噬（以下稱(chēng)自噬）是一種降解蛋白質(zhì)聚集體和老化或受損細(xì)胞器的大量降解途徑，用作蛋白質(zhì)和細(xì)胞器質(zhì)量控制機(jī)制（Mizushima等，2008；Galluzzi等，2015）。自噬在癌癥中具有依賴于上下協(xié)調(diào)作用，這可能與通過(guò)非規(guī)范機(jī)制激活NRF2的持續(xù)時(shí)間有關(guān)（White，2012）。氧化，蛋白質(zhì)和代謝應(yīng)激增加自噬通量，以恢復(fù)體內(nèi)平衡并有助于防止基因組不穩(wěn)定，炎癥和整體組織損傷（Kroemer等，2010）。在這個(gè)意義上，正常細(xì)胞或組織中的功能性和受控自噬可以防止癌癥的發(fā)生（Chen和White，2011）。然而，許多癌細(xì)胞對(duì)自噬成癮，以應(yīng)對(duì)高水平的蛋白質(zhì)毒性，代謝，氧化和低氧應(yīng)激（Yang等，2011）。特別是，由KRAS突變驅(qū)動(dòng)的癌癥嚴(yán)重依賴于自噬生長(zhǎng)和侵襲（Yang等，2011；Guo等，2011；Lock等，2014）。單獨(dú)或與Trp53缺失組合激活Kras G12D和Braf V600E驅(qū)動(dòng)的NSCLC中的自噬損傷可防止腫瘤進(jìn)展并導(dǎo)致更良性的病變（Karsli Uzunbas等，2014；Guo和White，2013；Strohecker等，2013；Guo等，2013）。因此，自噬阻滯劑可用于癌癥治療（Liu等，2016；Lin和Li，2015；Qiao等，2013）。然而，如果它們不能有效地誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，則存在非經(jīng)典地激活NRF 2的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致化學(xué)抗性和存活。此外，由于NRF 2控制自噬基因的表達(dá)，例如SQSTM1 / p62，CALCOCO，ULK1，ATG5和GABARAPL1（Pajares等，2016），NRF 2的非經(jīng)典激活可能使自噬靶向治療無(wú)效。然而，針對(duì)自噬和NRF 2的聯(lián)合療法可以幫助克服這種抗性。另一方面，自噬的遺傳破壞已被證明會(huì)導(dǎo)致肝癌（Takamura等，2011）。缺陷性自噬（通過(guò)刪除ATG5，ATG7或BECN1 [編碼beclin1]）導(dǎo)致p62的積累，導(dǎo)致NRF2的非規(guī)范性延長(zhǎng)激活（Mathew等，2009；Komatsu等，2010；Lau等，2010；Ni 等，2012）。有趣的是，研究表明p62消融可以恢復(fù)小鼠自噬缺陷的致癌性，這與NRF 2水平的降低有關(guān)（Inami等，2011；Takamura等，2011）。 類(lèi)似地，NRF2消融逆轉(zhuǎn)由小鼠肝臟中Atg5缺失引起的功能失調(diào)性自噬的影響并減少腫瘤發(fā)生（Ni等，2014）。
結(jié)語(yǔ)
NRF 2研究每年持續(xù)增長(zhǎng)并不奇怪，因?yàn)椴粩嗝枋鯪RF 2調(diào)節(jié)的新功能（即靶基因）和新模式。該綜述根據(jù)其在癌癥標(biāo)志中的作用提供了NRF 2的腫瘤抑制和腫瘤促進(jìn)作用的證據(jù)（圖3和4）。該領(lǐng)域目前的爭(zhēng)論是NRF 2是否應(yīng)歸類(lèi)為致癌基因。NRF 2具有功能獲得性突變并且在癌細(xì)胞中高度表達(dá)（Jaramillo和Zhang，2013）。此外，NRF 2控制調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的蛋白質(zhì)的表達(dá)，這些特征由致癌基因共享。然而，我們認(rèn)為，確定NRF 2是致癌基因還為時(shí)過(guò)早。還需要更多的研究來(lái)確定NRF 2的組成型活化是否足以驅(qū)動(dòng)癌癥的發(fā)生。相比之下，許多體外和體內(nèi)研究已經(jīng)證明，NRF 2的瞬時(shí)活化可以防止化學(xué)致癌作用，而小鼠中的Nrf 2缺失會(huì)增加腫瘤發(fā)生（Kensler等，2007）。在人類(lèi)中，膳食NRF 2活化已被證明有利于環(huán)境致癌物的代謝轉(zhuǎn)化和排泄（Yang等，2016）。此外，已經(jīng)在大鼠和人類(lèi)中證明NRF 2的表達(dá)隨著年齡的增長(zhǎng)而降低（Suh等，2004；Shih和Yen，2007；Suzuki等，2008），這可以解釋衰老人群對(duì)癌癥的易感性增加，至少是部分衰老人群?？偟膩?lái)說(shuō)，這表明腫瘤抑制基因/致癌基因的二元定義非常有限，并且可以根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型和背景進(jìn)行修飾，正如已經(jīng)針對(duì)其他蛋白質(zhì)如p53和NOTCH所確定的那樣（Soussi和Wiman，2015）。
在NRF2癌癥研究中，許多問(wèn)題仍未得到解答。目前尚不清楚NRF 2的受控激活是否促進(jìn)相同靶基因的表達(dá)作為組成型激活（Tebay等，2015）。由于一些研究表明某些靶基因是基礎(chǔ)的一部分而不是誘導(dǎo)的NRF 2轉(zhuǎn)錄組的一部分，反之亦然，如果NRF 2激活的某個(gè)閾值改變轉(zhuǎn)錄組就不足為奇了。此外，NRF 2轉(zhuǎn)錄組仍然需要完全定義，并且需要驗(yàn)證許多推定的靶基因。新技術(shù)的出現(xiàn)，例如CRISPR-Cas9系統(tǒng)，將對(duì)此有很大幫助。清楚地了解NRF 2轉(zhuǎn)錄組將使我們能夠在癌癥的標(biāo)志中更好地理解NRF 2的黑暗面并探索治療性腫瘤編輯。此外，還應(yīng)在癌癥預(yù)防和治療的背景下探索KEAP1獨(dú)立的NRF 2調(diào)節(jié)模式的貢獻(xiàn)。
NRF 2在癌癥標(biāo)志中強(qiáng)烈表明，靶向該轉(zhuǎn)錄因子可能是一種很好的治療方法。 一方面，NRF 2激活劑可用于預(yù)防化學(xué)致癌作用，而NRF2抑制劑可用于癌癥治療。迄今為止，唯一獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)的NRF 2活化劑是富馬酸二甲酯，但其在癌癥預(yù)防中的作用尚未得到評(píng)估。自從鑒定出NRF 2的暗側(cè)以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行了許多努力來(lái)開(kāi)發(fā)安全，特異和有效的NRF2抑制劑，但到目前為止收效甚微。我們樂(lè)觀地認(rèn)為，無(wú)論是作為預(yù)后生物標(biāo)志物還是作為治療靶點(diǎn)，未來(lái)幾年對(duì)NRF 2進(jìn)入癌癥診所具有決定性作用。
致謝
這項(xiàng)工作得到了授予D.D.Z.的NIH撥款CA154377，ES026845和DK109555以及授予E.C.和D.D.Z的ES023758的支持。
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