Noxa

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Noxa(拉丁语意为“伤害”),由基因 PMAIP1 编码,是 Bcl-2 家族中一种功能独特的“促凋亡敏化剂”(Sensitizer BH3-only protein)。与 Bim 或 Puma 等“广谱”杀手不同,Noxa 具有极窄的结合谱:它特异性结合并中和抗凋亡蛋白 Mcl-1BCL2A1 (Bfl-1),但对 Bcl-2 和 Bcl-xL 几乎无亲和力。在生理机制上,Noxa 主要响应 p53(DNA 损伤)或 内质网应激 信号而被转录激活。在临床治疗中,Noxa 的诱导表达是蛋白酶体抑制剂(如硼替佐米)杀伤多发性骨髓瘤细胞的核心机制。

Noxa
PMAIP1 / Sensitizer BH3-only (点击展开)
               [Image:Noxa_protein_structure_BH3_domain]
结构:BH3 螺旋与线粒体定位序列
基础生物学参数
基因符号 PMAIP1
蛋白名称 Noxa
染色体定位 18q21.32
分子量 ~6 kDa (54 aa, 很小)
UniProt ID Q13794
功能特征
亚家族 Sensitizer BH3-only
特异性靶点 Mcl-1, BCL2A1
非结合靶点 Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w
关键结构域 BH3, C端 MTS (线粒体定位)
上游调控
转录激活 (DNA损伤) p53 (直接结合启动子)
转录激活 (ER应激) ATF3, ATF4
其他诱导物 HIF-1α (严重缺氧), E2F1
临床相关
关键疾病 多发性骨髓瘤 (MM), CLL, 黑色素瘤
诱导药物 硼替佐米 (Velcade)
PDB 结构 2NLA, 3MNO (与Mcl-1结合)

分子机制:精细的“置换反应”

Noxa 是典型的“敏化剂”(Sensitizer),它本身不能直接激活 Bax/Bak,而是通过攻击特定的抗凋亡蛋白来间接运作:

   [Image:Noxa_Mcl1_interaction_mechanism]
  • 置换 Bim (Displacement):
    在健康细胞中,Mcl-1 常结合并“囚禁”激活型 BH3-only 蛋白(如 Bim)。当细胞受到压力(如 DNA 损伤)时,Noxa 被大量诱导表达。Noxa 对 Mcl-1 的亲和力极高,它会竞争性地结合 Mcl-1,将被囚禁的 Bim 释放出来。释放后的 Bim 随即结合 Bax/Bak 或被 Bcl-2/xL 捕获(此时若联合 Venetoclax 抑制 Bcl-2,则 Bim 必杀无疑)。
  • 促进 Mcl-1 降解:
    Noxa 的结合不仅在物理上阻断 Mcl-1,还能招募 E3 连接酶(如 Mule),促进 Mcl-1 的泛素化降解。这是细胞快速清除 Mcl-1 蛋白库的有效手段。
  • Cys 结合 (特殊):
    对于 BCL2A1 (Bfl-1),Noxa 是少数能有效结合它的天然配体之一,这一特性使其在 B 细胞淋巴瘤的治疗中具有特殊价值。

双重信号响应:损伤与压力

p53 与 ER 应激的交汇点

Noxa 是细胞整合不同死亡信号的关键节点。
1. DNA 损伤: p53 直接结合 PMAIP1 基因启动子,强烈上调 Noxa。这是 p53 介导凋亡的重要分支。
2. 蛋白毒性应激: 在未折叠蛋白反应(UPR)中,转录因子 ATF3ATF4 也会独立于 p53 激活 Noxa。这解释了为何蛋白酶体抑制剂(导致蛋白积聚)能有效杀伤 p53 缺失的骨髓瘤细胞。

临床转化:骨髓瘤的软肋

药物/策略 作用机制 临床意义
硼替佐米 (Bortezomib) 诱导 ER 应激 -> 上调 Noxa -> 中和 Mcl-1。 多发性骨髓瘤(Mcl-1 依赖性肿瘤)的一线疗法。
Venetoclax 联用 Venetoclax 阻断 Bcl-2,诱导 Noxa (如通过化疗) 阻断 Mcl-1。 克服 Venetoclax 单药耐药(Mcl-1 上调导致的耐药)。
HDAC 抑制剂 表观遗传上调 PMAIP1 转录。 增强 BH3 模拟物的杀伤效果。
       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Oda E, et al. (2000). Noxa, a BH3-only member of the Bcl-2 family and candidate mediator of p53-induced apoptosis. Science.
[点评]:历史性文献,首次发现并克隆了 Noxa,确立了其作为 p53 下游关键促凋亡因子的地位。

[2] Chen L, et al. (2005). Differential targeting of prosurvival Bcl-2 proteins by their BH3-only ligands allows complementary apoptotic function. Molecular Cell.
[点评]:系统阐述了 Noxa 特异性结合 Mcl-1/A1 而不结合 Bcl-2/xL 的结合谱,提出了协同致死的分子基础。

[3] Gomez-Bougie P, et al. (2007). Noxa up-regulation and Mcl-1 cleavage are associated with apoptotic cell death induced by bortezomib in multiple myeloma. Cancer Research.
[点评]:揭示了硼替佐米治疗骨髓瘤的机制——通过 Noxa 介导的中和作用打破 Mcl-1 对 Bim 的束缚。

           Noxa · 知识图谱
特异性靶点 Mcl-1BCL2A1 (Bfl-1)
上游激活 p53 (损伤) • ATF4 (ER应激) • E2F1
功能分类 Sensitizer (敏化剂) • BH3-only
临床应用 多发性骨髓瘤硼替佐米联合化疗