【翻译】靶向NRF2的表观遗传和翻译后修饰: 疾病治疗的关键调控因素

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41420-025-02491-z#Tab3
原文发布日期：2025年4月21日
以下翻译由AI提供（翻译错误请读者自行甄别），本文涉及KRAS常见共突变基因KEAP1。

摘要

核因子红细胞2相关因子2 (NRF2) 是参与调节细胞抗氧化防御和解毒机制的关键转录因子。它通过诱导包括HO-1和nqo1在内的细胞保护酶的表达来减轻氧化应激和异源生物诱导的损伤。NRF2还通过抑制促炎基因来调节炎症反应，并介导细胞死亡途径，包括细胞凋亡和铁死亡。靶向NRF2为治疗各种疾病提供了潜在的治疗途径。NRF2通过两种主要机制进行调节: 翻译后修饰 (ptm) 和表观遗传改变。PTMs，包括磷酸化，泛素化和乙酰化，在调节NRF2的稳定性，活性和亚细胞定位中起着关键作用，从而精确控制其在抗氧化反应中的功能。例如，泛素化可导致NRF2降解和抗氧化活性降低，而去泛素化增强其稳定性和功能。表观遗传修饰，例如DNA甲基化，组蛋白修饰以及与非编码rna的相互作用 (例如g., MALAT1，PVT1，MIR4435-2HG和TUG1) 对于通过调节染色质结构和基因可及性来调节NRF2表达至关重要。本文系统地总结了PTMs和表观遗传改变调节NRF2的分子机制，并阐明了其在细胞防御和疾病中的关键作用。通过分析PTMs的影响，例如磷酸化，泛素化和乙酰化，以及DNA甲基化，组蛋白修饰和非编码RNA相互作用对NRF2稳定性，活性和表达的影响，研究揭示了nrf2介导的复杂细胞保护网络。此外，本文探讨了这些调节机制如何影响NRF2在氧化应激，炎症和细胞死亡中的作用，确定了新的治疗靶点和策略。这为NRF2-related疾病的治疗提供了新的见解，例如癌症，神经退行性疾病和代谢综合征。这项研究加深了我们对NRF2在细胞稳态中的作用的理解，并为NRF2-targeted疗法的发展奠定了基础。

事实

• 1。
  NRF2的上下文依赖性调节产生了治疗困境: 虽然NRF2激活显示出通过增强抗氧化防御来治疗神经退行性疾病的希望，在NRF2超活化促进肿瘤存活和耐药性的癌症中可能需要其抑制。
• 2.
  Ptm的精确靶向仍然具有挑战性: 尽管已知特定的磷酸化位点和泛素化模式可以调节NRF2的稳定性，但开发选择性靶向这些修饰而不影响其他途径的修饰剂在技术上要求很高。
• 3.
  NRF2调控中的表观遗传复杂性: 虽然NRF2启动子的DNA甲基化已被充分表征，但新鉴定的组蛋白修饰的功能后果及其与长非编码rna的串扰需要进一步阐明。
• 4.
  治疗开发中的翻译空白: 目前的NRF2-targeting策略难以平衡功效和特异性，小分子抑制剂/激活剂显示出较差的选择性，基于表观遗传的方法面临体内递送挑战。
  
  

提问

• 1。
  决定NRF2在不同疾病背景下是作为细胞保护因子还是肿瘤启动子的最终分子开关是什么？
• 2.
  NRF2表观遗传调控的正常生理功能是什么，特别是在基础条件下维持细胞稳态？
• 3.
  如何精确靶向病变细胞中的NRF2修饰，同时在健康细胞中保持其正常功能，是否存在预测NRF2修饰模式的细胞类型特异性标记？
• 4.
  NRF2的不同ptm (泛素化，磷酸化，乙酰化) 在细胞应激反应中如何相互作用和竞争，以及它们在调节NRF2活性方面的等级关系是什么？
  
  

导言

在细胞内，NRF2作为一种重要的转录因子，在维持氧化还原反应的平衡和对氧化应激的反应中起着至关重要的作用。NRF2通过调节各种抗氧化基因 (如谷胱甘肽S-转移酶) 的表达，增强细胞管理氧化应激和电离辐射以及其他外源和内源性挑战的能力。谷胱甘肽还原酶和NAD(P)H醌氧化还原酶 [1]。NRF2的调控网络超出了抗氧化应激反应，涵盖了各种生物过程，如细胞存活和增殖 [2]，代谢平衡 [3]，以及炎症反应 [4]。这包括细胞代谢平衡，包括葡萄糖代谢 [5]，脂质代谢 [6] 和氨基酸代谢。最近的研究表明，NRF2在各种疾病的发生和发展中起着重要作用，如癌症 [7,8,9,10]，骨髓增生异常综合征 [11]，糖尿病 [12,13] 和神经退行性疾病 [14,15]。因此，NRF2在细胞中的功能和调控机制受到广泛关注，被认为是维持细胞稳态和适应环境变化的关键因素。深入了解NRF2的调控机制及其在疾病发病机制中的作用对于阐明疾病机制和确定潜在的治疗靶点至关重要。

翻译后修饰 (PTMs) 是指蛋白质合成后进行的化学修饰过程，可以调节蛋白质的活性，稳定性和亚细胞定位。在生物体中，蛋白质ptm的多样性和复杂性为精确调节细胞功能提供了基础 [16]。磷酸化，泛素化和乙酰化是ptm的常见形式，它们相互作用并共同调节细胞内的蛋白质功能和代谢。这些修饰在关键的生物过程中起着至关重要的作用，包括细胞生长，分化和应激反应 [17]。

表观遗传修饰是指通过化学修饰而不改变DNA序列来调节基因表达。这些修饰通过改变染色质结构和基因可及性来影响基因转录，从而精确调节生物体中的细胞功能和表型。生物体中表观遗传修饰的多样性和复杂性为基因表达和细胞功能的调控提供了必要的基础。表观遗传修饰的常见形式包括DNA甲基化，染色质重塑和非编码RNA调控。这些形式的表观遗传修饰相互作用，共同调节基因表达，在细胞分化，发育，疾病进展和应激反应等过程中发挥关键作用 [17,18]。

NRF2作为一种转录因子，其活性和稳定性受到各种ptm和表观遗传修饰的调控，直接影响NRF2的转录活性和功能。例如，i κ b激酶 (IKK) 通过激活CYLD的磷酸化促进NRF2的泛素化，进而抑制CYLD的去泛素化活性。进一步加剧肥胖相关肾病 (ORN) 肾脏的氧化应激损伤 [19]。此外，膳食黄酮通过两种机制促进NRF2从Kelch样ECH相关蛋白1 (Keap1) 解离: PKC介导的NRF2磷酸化和Keap1的P62-mediated自噬降解 [20]。表观遗传修饰，例如DNA甲基化和染色质重塑，在调节NRF2表达和功能中也起着关键作用。控制这些ptm和表观遗传修饰的调控机制是高度复杂和多方面的，不仅受到细胞环境的影响，而且还受到遗传变异的影响，为我们的理解增加了另一层复杂性。因此，深入研究NRF2，PTMs和表观遗传修饰之间的关系，以及它们在调节NRF2功能中的作用，对于阐明控制细胞氧化还原稳态的分子机制至关重要。此外，我们总结了NRF2的不同ptm和表观遗传修饰及其对疾病的影响 (图。1)。

图1: 抗氧化反应中NRF2的翻译后修饰 (PTMs) 和表观遗传调控。

                               
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在基础条件下，NRF2被Keap1-Cul3复合物泛素化以降解。在氧化应激期间，它从Keap1解离，易位到细胞核，并激活由驱动的抗氧化剂基因，如草皮,猫,和NQO1减少ROS。关键的ptm包括磷酸化 (激活)，乙酰化 (增强的转录)，去乙酰化 (抑制)，泛素化 (降解) 和去泛素化 (稳定)，以及sumo化，糖基化和PARylation化。表观遗传学上，DNA甲基化抑制NRF2，而去甲基化增强其转录。

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NRF2的结构与功能NRF2的结构特征: 基本结构和功能域

NRF2由核因子类红细胞2样2基因 (NFE2L2) 编码，并且是碱性亮氨酸拉链 (bZIP) 转录因子的Cap'n'Collar (CNC) 亚家族的成员。这个亚家族还包括核因子红细胞衍生的2 (NFE2)，NRF1和NRF3，以及两个BTB和CNC同源蛋白 (BTB和CNC同源蛋白1 (BACH 1) 和巴赫2) [21]。NRF2的七个保守区域，称为NRF2-ECH同源性 (Neh) 结构域，由605个氨基酸组成。这些结构域在调节NRF2的转录活性中起着不同的作用 [22]。Neh1结构域位于NRF2蛋白的C末端，包含CNC和bZIP区域，可以与DNA上的特定序列结合以调节下游基因的转录。接下来是Neh2区域，也称为DLGex或ETGE区域，其在nrf2的控制中起着至关重要的负调节作用。在正常情况下，NRF2与其抑制蛋白Keap1形成复合物，调节NRF2的稳定性和核转位，从而控制其活性。Neh2区域作为Keap1的关键结合结构域，随后控制NRF2的降解和抑制 [23,24,25]。目前，对Neh3结构域和C端转录激活结构域 (Neh4和Neh5) 的研究有限。已知它们与转录抑制因子相互作用，对nrf2的转录激活产生负调节作用。在深入研究这些领域的功能和相互作用的同时，未来的研究可能会发现有关Neh3，Neh4和Neh5的更多详细信息 [26]。NRF2的Neh6结构域包含几个被E3泛素连接酶 β-转导蛋白重复序列蛋白 (β-trcp) 识别的degrons。在氧化应激期间，Keap1无法结合NRF2导致NRF2积累，随后激活抗氧化剂基因的表达。一旦压力得到缓解，Neh6-mediated降解会迅速降低NRF2水平，恢复细胞稳态 [27]。Neh7结构域与视黄酸X受体 α (rxr α) 相互作用，从而抑制NRF2活性 [28] (图。2)。

图2: NRF2的结构域结构及其调控相互作用。

                               
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Neh2结构域通过DLG和ETGE基序结合Keap1，调节NRF2稳定性。Neh4和Neh5通过与共激活因子如HRD1和CBP相互作用而促进转录激活。Neh7通过与rxr α 相互作用抑制NRF2，Neh6通过DSGIS和DSAPGS基序促进降解，与 β-trcp和GSK3β 相互作用。Neh1结构域包含用于DNA结合和二聚化的cnc-bzip基序，并且Neh3支持转录激活。

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总之，NRF2的结构特征突出了其在细胞应激反应中的多功能和复杂的调节作用。通过这些功能域的相互作用，NRF2可以感知并响应细胞内外的氧化应激信号，从而调节抗氧化和解毒基因的级联表达。这使得NRF2能够在存活环境中维持细胞氧化还原平衡和稳定性。

NRF2调节抗氧化应激反应

NRF2是一种重要的核转录因子，在细胞抗氧化防御和保护中起着关键作用。NRF2的功能机制涉及多个水平，全面调节细胞对氧化应激的反应。

结合Keap1进行负向调节

在非胁迫条件下，NRF2的蛋白质水平通常维持在较低水平，这归因于NRF2与其负调控蛋白Keap1在细胞质中形成复合物。蛋白质之间的相互作用依赖于Keap1的C末端Kelch结构域与nrf2的Neh2结构域内的DLG和ETGE基序之间的结合。这种相互作用随后促进了NRF2的部分泛素化，从而增强了其被泛素-蛋白酶体系统的识别。泛素化的NRF2然后被细胞质和细胞核中的26s蛋白酶体降解，导致NRF2的负调控 [29]。NRF2的持续降解确保仅维持NRF2靶基因的基础表达水平，从而支持必需的管家功能。

氧化应激诱导NRF2-Keap1复合物的解离

当细胞经历氧化应激，电离辐射或化学刺激时，可能导致细胞内活性氧 (ROS) 或活性氧自由基的产生，引发氧化应激反应。在这种情况下，NRF2-Keap1复合物的结构可能会发生变化。这种结构变化可能导致Keap1和nrf2之间结合位点的构象修饰。亲电试剂和ROS可以与Keap1的传感器半胱氨酸反应，包括半胱氨酸151 (C151) 、C273和c288。该反应削弱了Keap1和NRF2之间的结合，使NRF2逃脱了Keap1的负调控，避免了泛素化和降解。因此，新合成的NRF2在细胞中积累，使其能够发挥其抗氧化和细胞保护功能 [26]。

抗氧化基因的核转位和转录

解离后，NRF2易位到细胞核中，在那里它与位于其靶基因的启动子区域中的抗氧化反应元件 (are) 结合，从而启动它们的转录。该过程涉及核定位信号，允许NRF2穿过核孔并进入细胞核。与细胞核中的AREs结合后，NRF2与其他共激活因子相互作用，例如CBP/p300蛋白，形成复合物，进一步激活抗氧化剂和解毒基因的转录 [30]。这个精心策划的过程调节一系列抗氧化酶和解毒酶的表达，包括超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶，NQO1等 [31,32,33]。它们在细胞内发挥抗氧化和解毒作用。这种复杂的调节网络确保及时有效地对细胞内外的氧化应激做出反应，维持细胞氧化还原平衡。这有助于维持细胞膜、蛋白质和核酸的完整性，保持细胞的整体健康。

总的来说，NRF2通过感测氧化应激、核转位、与AREs结合以及调节抗氧化和解毒酶的表达而发挥关键的细胞保护作用。这种调节机制在防止氧化应激引起的细胞损伤和维持细胞稳态方面是不可替代的。对NRF2功能机制的深刻理解有助于开发新的治疗策略，特别是在解决与氧化应激相关的疾病方面。

NRF2的PTMs

Ptm，例如磷酸化、乙酰化、泛素化、甲基化和糖基化等，在很大程度上是可逆的过程。这些修饰调节靶蛋白的各个方面，包括其活性，稳定性，与其他蛋白的相互作用以及细胞内定位 [34]。蛋白质ptm在允许细胞和生物体快速和灵活地响应各种压力方面发挥关键作用。近年来，PTMs对NRF2的影响日益突出 [35]。

磷酸化

磷酸化是存在于活生物体中的广泛分布的调节机制。这种修饰是由一组酶，主要是激酶，催化磷酸基团添加到特定的蛋白质残基。磷酸化过程通常发生在蛋白质的丝氨酸，苏氨酸或酪氨酸残基上，其中这些残基上的氢原子被磷酸基团取代 [36]。

蛋白激酶C (PKC) 是重要的蛋白激酶家族，是丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 家族的一部分。PKC通过磷酸化调节各种生物过程，包括细胞增殖，分化，凋亡，细胞运动和信号转导。PKC家族由各种丝氨酸/苏氨酸激酶亚型组成。这些包括常规PKC同工型 (PKC α，PKC β i，PKC β ii和PKC γ)，新型PKC同工型 (PKC δ，PKC ε，PKC η 和PKC θ)，和非典型PKC同工型 (PKC ζ 和PKC ι/λ) [37]。所有PKC同工型都具有共同的结构特征，包括N末端调节结构域，铰链区，保守激酶结构域和C末端尾部结构域 [38]。PKC的活性受多种因素调节，包括细胞膜上的信号分子，二级信使以及与其他蛋白质的相互作用。例如，二酰基甘油可以直接与PKC结合，诱导PKC的构象变化，从而导致磷酸化PKC的产生，随后激活酶 [39]。

在NRF2的研究中，PKC是参与NRF2磷酸化过程的关键调节因子 [40]。激活后，PKC选择性磷酸化NRF2，导致其从Keap1解离并减轻NRF2的Keap1-mediated负调控。在易位到细胞核中后，NRF2与ARE形成复合物，增强细胞对氧化应激的抗性。这在调节NQO1和其他解毒基因的基础表达和抗氧化诱导中起着至关重要的作用 [41]。

PKC对NRF2的磷酸化已显示在各种生物过程中起关键作用。佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯 (PMA) 是公认的PKC激活剂。它可以增强人肝癌细胞HepG2中NRF2的活性。PKC特异性抑制剂星形孢菌素可以消除这种作用。此外，已经显示用叔丁基氢醌 (tBHQ) 或PMA处理促进HepG2细胞中NRF2的PKC介导的磷酸化，导致NRF2的增强的核定位。这些发现表明NRF2是PKC调节的潜在靶标 [42]。进一步的研究表明，PKC直接磷酸化NRF2的Neh2结构域内的Ser 40，这对于NRF2从Keap1解离是必需的 [41]。进一步的研究可以尝试识别和验证这些位点，探索它们在调节NRF2活性和功能中的作用。

在缺血再灌注损伤的大鼠模型中，发现后处理诱导的心脏保护作用与PKC活化和NRF2磷酸化有关。此外，PKC的抑制显示降低NRF2磷酸化和转录活性，以及NRF2-regulated抗氧化蛋白的表达和活性 [43]。此外，2021年的一项研究表明，异丙酚可以通过激活H9C2细胞和大鼠Langendorff模型中的PKC/ NRF2途径来减轻心肌缺血/再灌注 (I/R) 损伤 [44]。化疗剂，如阿霉素 (DOX)，可导致癌症患者的心肌病和潜在的危及生命的心律失常。已显示Pt2/EP1轴通过PKC/NRF2信号通路抑制DOX诱导的心肌细胞中的铁死亡，从而保护心脏免受DIC [45]。P450 2A6 (CYP2A6) 代谢尼古丁，导致氧化应激和有害代谢产物的产生，可导致肝损伤和肺癌。乙醇 (EtOH) 通过激活PKC/MEK/NRF2途径调节CYP2A6表达，可能增加吸烟者的HIV-1复制。这项研究对同时滥用酒精和烟草的HIV阳性个体具有临床意义 [46]。最近，Maha Abdelmonem的一项研究等。发现调节PKC/NRF2/Bcl-2信号通路可以增强西格列汀的临床疗效，改善糖尿病引起的睾丸功能障碍 [47]。Β-淀粉样蛋白 (a β) 肽通过诱导氧化应激和炎症反应而导致神经毒性，从而促进阿尔茨海默病 (AD) 的进展。从牡丹根中提取的Maackiain具有抗氧化，抗骨质疏松，抗肿瘤和免疫调节特性。Maackiain通过PKC信号通路促进NRF2活化，防止a β 诱导的PC12细胞氧化应激和细胞损伤，表明其治疗AD的潜力 [48]。在肾脏疾病中，庆大霉素可诱导肾毒性，导致肾功能受损，而米莓麸皮提取物 (RBBE) 可通过调节PKC/NRF2抗氧化防御途径启动肾脏保护机制 [49]。总体而言，NRF2的磷酸化作为一种动态且可逆的蛋白质修饰，对于调节细胞内外的信号传导和生物过程很重要 (表1)。

表1.磷酸化中NRF2的靶向药物。

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乙酰化

乙酰化是一种关键的翻译后修饰，涉及将乙酰基 (CH3CO-) 共价添加到特定的氨基酸残基，主要是赖氨酸 ε-氨基，从而产生多种功能。这种修饰可以中和赖氨酸的正电荷，影响蛋白质-蛋白质相互作用和稳定性 [50]。值得注意的是，赖氨酸乙酰化通过调节染色质结构在调节基因表达中起着至关重要的作用，因为乙酰化组蛋白通常与活跃的转录相关 [51]。此外，它还作为一种信号传导机制，影响细胞途径，如细胞周期控制、组蛋白泛素化和DNA修复 [52]。乙酰化过程由乙酰转移酶催化，可以被脱乙酰酶逆转，从而维持细胞稳态和正常生物功能调节所必需的关键平衡 [53]。

NRF2乙酰化代表关键的翻译后修饰，其特征在于将乙酰基 (CH3CO-) 添加至细胞内NRF2蛋白上的特定赖氨酸残基。这种修饰通常由称为组蛋白乙酰转移酶 (HATs) 的酶介导。相反，组蛋白脱乙酰酶 (hdac) 能够从NRF2去除乙酰基，从而降低其乙酰化水平并减弱其转录活性和稳定性。HATs和hdac共同调节nrf2的乙酰化水平。乙酰化发生在NRF2的多个功能域中，特别是在反式激活域和其他关键结构区内 [54]。

乙酰化增强了NRF2与其转录共激活因子之间的相互作用，促进了参与抗氧化和解毒过程的基因的转录激活。这种增强归因于乙酰化诱导的NRF2与转录因子结合特性的改变，增加了NRF2对DNA结合的亲和力，从而驱动了相关基因的表达。这种修饰还增强了NRF2蛋白的稳定性，延长了其在细胞内的存在时间 [55]。通过降低NRF2泛素化和降解的速率，它放大了其功能。这意味着NRF2可以长时间参与抗氧化和解毒反应，提供持续的细胞保护。此外，在乙酰化条件下，NRF2的核定位增加。这促进了其与AREs处的碱性区域亮氨酸拉链蛋白的相互作用，从而增强了抗氧化剂基因的转录。相反，在脱乙酰化条件下，NRF2定位向细胞质而不是细胞核转移，导致其与AREs解离并终止转录 [56]。N-α-乙酰转移酶10，也称为停滞缺陷型1 (ARD1)，是一种N-末端乙酰转移酶。在结直肠癌中，已经发现ARD1的过表达可以增强NRF2的乙酰化水平，从而影响NRF2的转录活性和核定位。因此，靶向ARD1-NRF2轴可以为结直肠癌提供潜在的治疗策略 [57]。组蛋白乙酰转移酶MOF是MYST家族的成员，在人非小细胞肺癌 (NSCLC) 组织中过表达，影响疾病进展和预后。MOF介导的乙酰化增强NRF2核保留和下游基因转录，在抗氧化反应和耐药性中起关键作用，并通过NRF2-dependent机制调节肿瘤生长和耐药性 [58]。

脱乙酰化

细胞内乙酰化和去乙酰化过程通常处于动态平衡状态，具有蛋白质功能和调节的双重调控机制。与乙酰化相反，脱乙酰化由脱乙酰酶催化，其作用是从蛋白质的赖氨酸残基去除乙酰基。这种修饰过程调节蛋白质的结构和功能，通常是通过使它们更紧凑或影响它们在细胞内的稳定性和活性 [59]。乙酰化反应对NRF2的影响是多方面的，并且共同调节NRF2在对氧化应激和疾病进展的细胞应答中的功能，影响其在细胞保护和治疗靶标中的潜力。

Hdac是一类通过从组蛋白中去除乙酰基来调节基因表达的酶，在细胞调节和疾病发展中起重要作用 [60]。肺纤维化中组蛋白去乙酰化酶3 (HDAC3) 的上调可导致NRF2抑制，并通过选择性抑制HDAC3 (例如g.,使用药物RGFP966)，可以降低对NRF2的抑制作用。这种干预措施可以有效恢复疾病模型中的NRF2-mediated抗氧化反应，并有助于减轻相关疾病如肺纤维化的病理过程 [61]。HDAC3还被证明可以通过减轻炎症和氧化应激来改善2型糖尿病 (T2DM) 相关心血管疾病的内皮功能障碍。这是通过NRF2的调节而发生的，NRF2是一种核因子，负责调节与抗炎反应和血管内皮细胞存活相关的基因的表达 [62]。此外，血脑屏障的通透性增强是T2DM的关键神经血管并发症，其破坏CNS稳态并损害其功能。抑制HDAC3可以间接促进NRF2乙酰化和核易位，从而改善T2DM-induced血脑屏障通透性 [63]。活化b细胞的核因子 κ 轻链增强子 (nf-κb) 构成了转录因子家族，在细胞中起着关键的调节作用。在I/R损伤模型中，发现nf-κb通过HDAC3抑制NRF2-ARE抗氧化剂信号传导，并促进氧化应激诱导的细胞死亡 [64]。HDAC5抑制NRF2-dependent抗氧化基因表达，在心肌细胞氧化还原稳态调节中发挥重要作用 [65]。此外，对HDAC6的研究表明，抑制HDAC6可以通过激活NRF2/HO-1途径调节氧化应激来保护小鼠免受实验性中风诱导的脑损伤 [66]。HDACi是可以抑制HDAC活性的化合物。通过抑制HDAC，HDACi可以增加蛋白质的乙酰化水平。从而改变染色质结构并激活基因表达。HDACi在视网膜I/R损伤的动物模型中显示神经保护作用。这些作用机制主要是通过促进NRF2的乙酰化和核转位来实现的，这反过来又增强了NRF2在抗氧化和抗炎反应中的功能 [67]。

落新妇苷是来源于植物的类黄酮化合物，而sirtuin1 (SIRT1) 是NAD依赖性赖氨酸脱乙酰酶的SIRTuin家族的成员。落新妇苷与SIRT1相互作用促进NRF2的去乙酰化，从而抑制草鱼肝细胞的氧化应激。这种机制有助于减轻由3，3 ′，4，4 ′ 和5-五氯联苯诱导的线粒体凋亡，这是由线粒体动力学和能量代谢的不平衡引发的 [68]。新型SIRT1激活剂SRT2104可以通过调节SIRT1/P53/NRF2轴来提供针对糖尿病肾病的保护，从而增强糖尿病条件下的肾脏抗氧化活性 [69]。鞣花酸 (EA) 是一种天然抗氧化剂，通过上调SIRT1和NRF2的mRNA和蛋白表达，同时促进NRF2蛋白的脱乙酰化，减轻肾脏衰老相关的氧化损伤 [70]。炎症和氧化应激被认为是抑郁症发病的关键因素。自由基清除剂依达拉奉通过激活SIRT1/NRF2/HO-1/Gpx4轴表现出强烈的抗抑郁和抗焦虑作用 [71]。在肾缺血/再灌注 (I/R) 损伤中，岩藻依聚糖激活SIRT1/NRF2/HO-1信号通路以减少氧化应激诱导的细胞凋亡 [72]。虾青素通过SIRT1/NRF2/Prx2/ASK1/p38信号通路减轻氧化应激和神经元死亡，增强神经功能，并在创伤性脑损伤后提供神经保护 [73]。在心肌缺血/再灌注损伤的研究中，发现SIRT1的心脏保护作用与NRF2的去乙酰化有关 [74]。MicroRNA-126 (miR-126) 的过表达通过激活人脐静脉内皮细胞中的SIRT1/NRF2信号通路来减轻氧化应激和炎症，从而减轻氧糖剥夺/再灌注损伤 [75]。在老年小鼠中，由NRF2调节的适应性稳态在肝脏中减少。烟酰胺单核苷酸 (NMN) 补充剂通过SIRT3-NRF2轴恢复肝脏中的氧化还原平衡，保护衰老的肝脏免受氧化应激引起的损伤 [76]。SIRT5以ROS依赖性方式调节NRF2/HO-1途径，以抑制顺铂 (CDDP) 诱导的DNA损伤，从而促进卵巢癌 (OC) 的CDDP耐药性 [77]。SIRT6还可能通过其脱乙酰酶活性和NRF2-dependent信号通路减轻血管炎症 [78]。人参皂苷Rc，从人参中分离的主要活性成分，增加SIRT6的脱乙酰酶活性，从而降低NRF2的乙酰化水平，增加NRF2的稳定性，进而减轻酒精性肝病中的肝细胞损伤和氧化应激 [79]。组蛋白去乙酰化酶抑制剂丁酸钠 (NaB) 可增加NRF2表达并减轻高脂饮食诱导的氧化应激和胰岛素抵抗 [80]。在慢性肾脏疾病 (CKD) 的研究中，发现SIRT6的过表达激活NRF2/HO-1途径。这减弱了血管紧张素II (Ang II) 诱导的氧化应激，DNA双链断裂和足细胞损伤，这与CKD的发病机理密切相关 [81] (表2)。

表2: 乙酰化中NRF2的靶向药物。

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泛素化

泛素化是一种细胞内蛋白质修饰过程，通过将称为泛素的76个氨基酸的多肽共价连接至靶蛋白来调节各种生物过程。[82]。最初，泛素激活酶E1与ATP结合以激活泛素分子，在泛素C末端的羧基与E1酶的半胱氨酸残基之间形成硫酯键。然后，活化的泛素转移到泛素缀合酶E2的半胱氨酸残基，同时形成硫酯键，并为随后的转移做准备。最后，泛素连接酶E3鉴定特异性靶蛋白并将泛素从E2转移到靶蛋白上的赖氨酸残基。E3酶通过识别特定的蛋白质来确保泛素化过程的特异性 [83]。这样的修饰可以形成单泛素化、多泛素化和多泛素链。聚泛素链特别重要，因为它们经常标记靶蛋白以被送到蛋白酶体进行降解，这是细胞去除不需要的或受损的蛋白质的主要机制。此外，泛素化在细胞内发挥着各种关键作用，超越了蛋白质降解，涵盖了信号转导 [84]，DNA修复 [85]，细胞周期调控 [78,79]，以及蛋白质定位和活性的调节 [86]，以及其他生物过程。这些功能使泛素化成为细胞内的关键调节机制之一，对于维持正常的细胞功能和生命活动至关重要。

Keap1是一种细胞质蛋白，具有用于结合NRF2的Kelch重复结构域和用于结合Cullin3 (Cul3) 的BTB (bric-a-brac，Tramtrack，宽复合物) 结构域。作为NRF2的抑制剂，Keap1通过其Kelch重复结构域识别并结合NRF2的ETGE和DLG基序，从而持续抑制和促进NRF2的降解 [87]。Cul3是E3连接酶复合物的支架蛋白，可以与RBX1和keap1形成复合物。RBX1负责泛素转移。Keap1通过其BTB结构域与Cul3结合，形成Keap1-Cul3-RBX1的E3连接酶复合物，该复合物在NRF2的泛素化中起关键作用 [88,89]。在正常条件下，NRF2被Keap1-Cul3的E3连接酶复合物识别并泛素化，标记其蛋白酶体降解并在细胞中维持其低水平。这种机制确保在没有氧化应激或其他刺激的情况下，NRF2-dependent抗氧化基因的表达受到抑制 [88,90]。在应激条件下，例如氧化应激，细胞中ROS的水平增加，导致keap1中某些半胱氨酸残基的修饰。这些修饰改变其构象，阻止Keap1有效地结合nrf2的ETGE和DLG基序。因此，NRF2从Keap1解离，逃脱泛素化和降解，在细胞质中积累，并最终易位至细胞核 [85,91,92]。总之，Keap1-Cul3 E3连接酶复合物通过泛素化和降解机制调节NRF2的水平和活性。这确保了NRF2在正常条件下保持在低水平，但在应激条件下可以迅速激活，帮助细胞应对氧化损伤和其他有害刺激。

除Keap1-mediated泛素化和降解外，NRF2的稳定性还受其他机制的调节。F-box蛋白 β-trcp通过Skp1-Cullin-F-box的E3连接酶复合物促进NRF2降解。Β-trcp特异性识别NRF2上的磷酸化位点，将其靶向泛素化和随后的蛋白酶体降解 [92,93]。同样，糖原合酶激酶-3 (GSK-3) 可以磷酸化NRF2上的特定位点，促进其被 β-trcp识别和结合，从而介导NRF2的泛素化和降解。此外，hmg-coa还原酶降解蛋白1 (Hrd1) 是主要参与内质网相关降解 (ERAD) 途径的E3连接酶。Hrd1可以识别并结合NRF2，将其引导至ERAD途径进行泛素化和蛋白酶体降解 [55]。最后，WD重复结构域23 (WDR23) 可以与损伤特异性DNA结合蛋白1 (DDB1) 和Cullin 4形成复合物，识别并促进NRF2的泛素化，从而调节其稳定性 [21] (图。3)。

图3: 调节NRF2降解的泛素化途径。

                               
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KEAP1-Cul3复合物通过Cul3-PBX1复合物泛素化NRF2，靶向它进行蛋白酶体降解。Β-trcp-cul1复合物由NRF2的GSK-3-mediated磷酸化激活，促进其泛素化和降解。Hrd1途径通过Hrd1 E3连接酶直接泛素化NRF2。WDR23-Cul4-DDB1复合物促进NRF2泛素化和降解。

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众所周知，NRF2的激活可以增强癌细胞的抗氧化防御，帮助它们抵抗氧化应激并增加它们的存活和增殖。这种增强的抗氧化能力也使癌细胞对化疗药物产生抗药性 [94]。另一方面，NRF2的泛素化发挥一定程度的抗癌作用。它的泛素化和降解可以限制抗氧化基因的激活，从而降低癌细胞的存活和增殖。通过提高氧化应激，NRF2降解诱导癌细胞凋亡并增加其对化疗药物的敏感性，从而增强化疗的有效性 [95]。3-羟基丁酸脱氢酶2 (BDH2) 是短链脱氢酶/还原酶家族的成员，已被鉴定为胃癌 (GC) 中的重要肿瘤抑制因子。它通过Keap1/NRF2/ARE信号通路促进NRF2泛素化，诱导ROS积累，并抑制AktSer473和mtorser2448的磷酸化。通过介导PI3K/Akt/mTOR途径，抑制GC的生长 [96]。谷胱甘肽-S-转移酶是维持氧化还原稳态的II期解毒酶。在GC组织中，谷胱甘肽-S-转移酶 (GST) 家族成员的表达显着下调，特别是谷胱甘肽-S-转移酶mu3 (GSTM3)。GSTM3的显著下调与GC的独立预后相关，并抑制GC细胞的增殖和迁移。还发现GSTM3和NRF2的表达通常呈正相关。GSTM3受NRF2/Keap1信号通路的转录调控，并与Cullin相关和Neddylation解离的1 (CAND1) 相互作用。这种相互作用削弱了NRF2和Keap1之间的关联，抑制了NRF2泛素化和随后的降解，从而促进了NRF2的激活 [97]。二甲双胍和CDDP的联合治疗削弱了ERK介导的NRF2磷酸化，增强了其聚泛素化，并促进了其蛋白酶体降解。从而显著降低A549/DDP和H838 NSCLC细胞中NRF2的水平，促进ROS介导的细胞凋亡。NRF2水平的波动可预测接受新辅助化疗的NSCLC患者的化疗反应和生存结局，而未改变的NRF2表达与NSCLC患者的低生存率和化疗耐药性相关 [98]。在Di Zhang等人的研究中，发现一种新型小分子MSU38225抑制NRF2途径。用MSU38225处理增强了NRF2的泛素化，降低了其蛋白质水平。它还下调NRF2转录活性，降低下游靶标如NQO1，GCLC，GCLM，AKR1C2和UGT1A6的表达，并抑制人肺癌细胞的生长。这些发现表明MSU38225可以作为辅助治疗，增强肺癌患者对化疗的敏感性 [99]。孕激素和AdipoQ受体4 (PAQR4) 是位于高尔基体中的PAQR家族的成员，当高度表达时竞争性地结合NRF2，从而增强NRF2的稳定性和核易位。这种相互作用抑制NRF2的Keap1-mediated泛素化和降解，导致抗氧化基因的上调，并有助于NSCLC的化疗耐药性 [100]。在其他癌症过程中，NRF2的泛素化也被发现具有潜在的影响。NRF2的泛素化也可能影响OC的耐药性 [101]。丹参衍生的化合物1 (DHT) 是在丹参中发现的一种生物活性化合物，对各种恶性肿瘤具有细胞毒性作用。在卵巢肿瘤 (OT) 组织中，DHT增强NRF2与Keap1的结合，导致NRF2的泛素化和降解增强，从而激活氧化应激并表现出抗肿瘤作用 [102]。在OC治疗中，天然化合物 β-谷甾醇 (SIT) 已显示出增强NRF2和Keap1之间相互作用的潜力，促进NRF2的泛素依赖性降解，随后减少下游抗氧化剂基因的转录激活。通过破坏抗氧化防御机制，SIT在OC细胞中诱导ROS的显著积累。这上调磷酸酶和张力蛋白同源物 (PTEN) 并抑制AKT的磷酸化。抑制AKT信号会影响参与细胞周期，生存，凋亡，迁移和侵袭的关键途径，最终导致OC细胞死亡 [103]。Brucein D是一种天然的类胡萝卜素，可增强胰腺导管腺癌 (PDAC) 细胞对吉西他滨 (GEM) 的敏感性通过促进NRF2的泛素-蛋白酶体依赖性降解和NRF2信号通路的抑制 [104]。Teng Xu及其同事发现，在头颈部鳞状细胞癌 (HNSCC) 中，肿瘤坏死因子-α 诱导蛋白2 (TNFAIP2) 中的DLG基序与Keap1的Kelch结构域竞争，从而抑制泛素-蛋白酶体介导的nrf2降解。这导致NRF2积累和CDDP抗性 [105]。对骨肉瘤治疗的研究表明，含DDRGK结构域的蛋白1 (DDRGK1) 通过与keap1竞争性结合来抑制泛素-蛋白酶体介导的NRF2降解。这种相互作用降低了NRF2的稳定性，导致ROS的积累，从而促进癌细胞的凋亡并增强其对DOX和依托泊苷的敏感性 [106]。已发现黄芩苷通过诱导泛素介导的NRF2降解来抑制氧化应激细胞的生长，从而影响其稳定性。这种抑制作用导致NRF2下游靶向谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4) 和SLC7A11的下调，从而诱导肿瘤细胞中的铁死亡 [107]。此外，在氧化应激细胞中，已发现含有22 (TRIM22) 的三方基序与Keap1相互作用并加速NRF2的泛素化和降解，从而抑制氧化应激进程，激活ROS/AMPK/mTOR/自噬信号通路。因此，靶向TRIM22/NRF2轴可能是治疗氧化应激的一种有希望的治疗策略 [108]。值得注意的是，天然NRF2抑制剂Brusatol增强KEAP1与NRF2的结合，促进NRF2泛素化，并加速其蛋白酶体降解，从而抑制NRF2-driven的抗氧化功能并使癌细胞对氧化应激敏感。例如，Brusatol通过泛素介导的NRF2降解特异性降低NRF2蛋白表达，从而增强AML细胞对阿糖胞苷的敏感性 [109]。在子宫内膜癌 (EC) 的研究中，我们发现Brusatol通过抑制NRF2-TET1-AKR1C1途径使癌症对孕激素敏感，从而降低AKR1C1表达并降低孕激素代谢 [110]。此外，Brusatol通过抑制NRF2/HO-1和HER2-AKT/ERK1/2信号通路显著抑制HER2-positive癌细胞的增殖。它与曲妥珠单抗的组合进一步增强了抗肿瘤活性，诱导ROS积累并促进SK-OV3和BT-474细胞的凋亡，从而显着提高了治疗效果 [111] (表3)。

表3.靶向KEAP1-NRF2途径的药物。

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同样，在其他疾病的发生发展中，NRF2的泛素化也发挥着潜在的作用。腰椎管狭窄症 (LSS) 可导致不可逆的神经损伤和功能障碍，其主要特征是黄韧带 (LF) 的肥大和纤维化。在LSS中，E3泛素连接酶Smurf1的表达显着升高，从而促进LF细胞的纤维化和氧化应激，通过促进NRF2的泛素化和降解来促进LSS的进展 [112]。缺血再灌注 (I/R) 损伤与内质网应激 (ERS) 和线粒体功能障碍有关，导致氧化应激诱导的急性肾损伤。X-box结合蛋白1 (XBP1) 是ERS反应的关键调节剂，与HRD1一起在I/R损伤期间显示出升高的表达。这种上调促进了HRD1和NRF2之间的相互作用，诱导NRF2的泛素化和降解。NRF2的下调随后诱导ROS产生，损害肾功能。因此，下调XBP1可以有效保护肾脏免受I/R诱导的损伤 [113]。此外，1，25-二羟基维生素d [1，25-(OH)2D] 可以通过抑制其泛素-蛋白酶体介导的降解来增强NRF2的积累。因此，预防NRF2降解可能有助于减轻1，25-(OH) 引起的年龄相关性骨质疏松症。2D缺陷 [114]。神经生长因子 (NGF) 是神经营养蛋白家族的成员，可调节各种急性和慢性疼痛状况中的疼痛感知。在真皮巨噬细胞中分选nexin25 (SNX25) 抑制NRF2的泛素化和蛋白酶体降解，从而调节真皮巨噬细胞中NGF的产生。SNX25的缺失加速了NRF2的降解并降低了NGF的表达，导致疼痛敏感性降低 [115]。一线抗糖尿病药物二甲双胍已被证明可增加NSCLC细胞的放射敏感性。它通过独立于keap1的机制增强NRF2泛素化和蛋白酶体降解。NRF2水平的降低导致下游抗氧化蛋白的转录降低，DNA损伤修复途径启动的抑制以及辐射暴露后G2/M期停滞的破坏 [116]。在过去的十年中，ORN患者的数量翻了一番。研究表明，IKK磷酸化CYLD以抑制其去泛素化活性，从而增加NRF2泛素化 [19]。靶向NRF2泛素化提供了多种治疗策略来对抗癌症和其他疾病。首先，抑制NRF2活化，例如使用去泛素化酶3 (DUB3) 抑制剂，促进NRF2泛素化和降解。这减少了抗氧化基因的激活，限制了癌细胞的存活和增殖，同时增强了它们对化疗药物的敏感性。这些方法主要用于结直肠 [117]。

去泛素化

与泛素化相反，去泛素化是指从蛋白质中去除泛素分子的过程。该过程由去泛素化酶 (DUBs) 催化，并且是蛋白质翻译后修饰中的关键调节机制。Dub分为五大类: 泛素羧基末端水解酶，泛素特异性蛋白酶，金属蛋白酶，含OTU域的dub和含JAMM域的dub [118]。去泛素化可以逆转泛素化的作用，从而调节蛋白质稳定性，防止蛋白酶体降解，延长蛋白质寿命。它还通过影响细胞信号传导途径中的关键蛋白质，影响细胞增殖，分化和凋亡来调节信号转导。此外，去泛素化影响细胞内蛋白质的定位和活性，改变与其他分子的相互作用，从而调节蛋白质功能 [119]。去泛素化，类似于泛素化，对于维持细胞稳态和调节多种生理过程至关重要。这种调节通过复杂的机制网络发生，确保细胞内适当的蛋白质功能和周转。

去泛素酶泛素羧基末端水解酶L3 (UCHL3) 已被鉴定为各种癌症中的致癌因子。在宫颈癌研究中，已经发现UCHL3通过去泛素化稳定NRF2来促进宫颈癌的发展和转移 [120]。泛素特异性蛋白酶11 (USP11) 通过去泛素化稳定NRF2蛋白水平。USP11的耗竭抑制细胞增殖并诱导ROS介导的应激诱导的铁死亡，这种作用可以通过nrf2的过表达来减轻。肺组织芯片的免疫组织化学分析表明，NSCLC患者中USP11表达升高，与NRF2表达呈正相关。USP11通过介导其去泛素化促进NRF2稳定，从而在调节细胞增殖和铁死亡中发挥关键作用 [121]。NRF2-GSH轴的抑制使小分子Ras选择性致死3 (RSL3) 在体外诱导Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物肺腺癌细胞中的铁死亡。此过程通过RSL3与USP11的直接结合而发生，导致其失活并随后在这些细胞中诱导NRF2蛋白的泛素化和降解 [122]。Jing Cui等发现，在胰腺癌患者中，泛素特异性蛋白酶8 (USP8) 的表达增加，USP8通过去泛素化NRF2上的K48-linked聚泛素链来稳定NRF2的表达。化疗药物GEM进一步诱导USP8表达，导致nrf2的稳定性和表达增加。因此，USP8作为一种去泛素化酶，代表了胰腺癌的潜在治疗靶点 [123]。最近的研究表明，靶向去泛素酶可以有效降低NRF2和YAP蛋白的翻译后水平，从而降低胰腺癌细胞的生长和化学耐药性 [124]。在动物实验中，研究人员发现泛素特异性肽酶25(USP25) 的失活可以减轻对乙酰氨基酚 (APAP) 引起的氧化性肝损伤。过量的雄性小鼠，并降低由致死剂量的APAP引起的死亡率。该机制主要涉及USP25与Keap1的直接结合，阻止其泛素化和降解 [125]。最后，在治疗其他疾病时，调节皮肤巨噬细胞中的NRF2去泛素化会影响疼痛感 [126] (表4)。

表4.泛素化和去泛素化中NRF2的靶向药物。

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NRF2的其他PTMs

除上述ptm外，NRF2还经历了多种其他ptm，这些ptm在调节其稳定性，活性和细胞定位中也起着重要作用。

苏莫化

SUMO化或小泛素样修饰剂修饰涉及SUMO蛋白与靶蛋白上的特定赖氨酸残基的共价连接。这是一种可逆的翻译后修饰，可调节各种细胞过程 [127]。NRF2 SUMO化是由涉及SUMO激活酶E1，SUMO结合酶E2和SUMO连接酶E3的顺序酶促过程介导的 [128]。Sumo化调节NRF2的转录活性，影响其与其他蛋白质的相互作用和细胞内定位，并保护NRF2免受泛素化介导的降解 [129]。Sumo化有助于细胞对氧化应激的抵抗力，并通过增强NRF2的稳定性和活性来调节抗氧化剂基因的表达 [130]。在肝细胞癌 (HCC) 的研究中，sumo化增强了NRF2清除ROS并上调PHGDH的能力，从而促进了丝氨酸的从头合成。值得注意的是，丝氨酸剥夺增强了NRF2的sumo化，这有助于HCC的持续生长。因此，NRF2 sumo化在促进支持HCC肿瘤发生的信号通路中起着关键作用，无论是在正常条件下还是在对代谢应激的反应中 [131]。在KRAS/LKB1/KEAP1突变肺腺癌细胞的研究中，观察到轻度氧化应激降低了NRF2的sumo化，从而增强了这些细胞的迁移和侵袭 [132]。ERK5是一种双激酶转录因子，ERK5 S496的磷酸化通过位点518的sumo化修饰直接抑制NRF2蛋白活性，这种抑制作用可导致巨噬细胞的炎症和线粒体功能障碍 [133]。

糖基化

糖基化是一种生化过程，其中糖分子与蛋白质、脂质或其他有机分子连接。糖基化是蛋白质的一种翻译后修饰，对蛋白质的结构，稳定性，功能和细胞内定位具有重要意义 [134]。常见的糖基化类型包括N-连接的糖基化和O-连接的糖基化 [135,136,137]。糖基化在细胞应激反应中起着至关重要的作用，信号传导与nrf2的调控密切相关。NRF2活性受促进蛋白质去糖基化的fructosamine-3-kinase (FN3K) 调节。在不存在FN3K的情况下，NRF2经历广泛的糖基化，导致稳定性和转录激活降低。由骨髓增生异常综合征和Keap1失活引发的HCC的发展依赖于体内FN3K。用N-乙酰半胱氨酸治疗部分挽救了FN3K-deficient模型中NRF2驱动的肿瘤促进作用，强调了NRF2-mediated氧化还原稳态的重要性 [138,139,140]。关于糖基化与NRF2之间直接关系的具体研究仍然有限，更多的研究可能会进一步揭示糖基化在NRF2调控中的具体机制和作用。

PARylation

在感测到DNA损伤 (例如，单链断裂) 后，PARPase (尤其是PARP1) 被激活并在损伤位点快速积累。激活的PARPase利用NAD+作为底物将ADP-核糖单元逐一转移到靶蛋白上，形成多聚ADP-核糖链。这些链可以连接到PARPase本身 (自我PARylation) 或其他参与DNA修复，基因表达调控和细胞应激反应的蛋白质，一种称为聚ADP-核糖基化 (PARylation) 的过程 [141]。PARylation可以通过调节其稳定性和功能与NRF2重要地联系在一起 [142]，以及通过调节DNA修复和抗氧化应激反应。研究表明，PARP抑制剂奥拉帕尼通过调节NRF2来预防慢性缺氧/复氧诱导的视网膜损伤 [143]。对这种翻译后修饰途径的研究也很有限，还有更多的潜力有待探索。

NRF2的表观遗传调控

表观遗传修饰，例如DNA甲基化，组蛋白修饰以及与非编码rna的相互作用，在调节NRF2活性中至关重要。这些修饰通常是可逆的，并且可以控制NRF2基因的表达，活性和稳定性，以及其与细胞内其他调控元件的相互作用。通过调节染色质结构和NRF2启动子的可及性，表观遗传修饰决定了如何有效地激活NRF2以响应各种细胞应激。这种调节使细胞和生物体能够迅速和适应性地响应波动的环境条件。近年来，表观遗传修饰对NRF2的影响越来越受到关注，突出了它们在细胞应激反应和疾病进展的更广泛背景下的重要性 [144,145,146]。

DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传过程，其中甲基 (Me) 基团被添加到DNA内的特定胞嘧啶残基。通过修改基因表达而不改变潜在的DNA序列，此过程主要发生在CpG岛，即胞嘧啶位于鸟嘌呤旁边的区域 [147]。NRF2的DNA甲基化过程通过将Me基团添加到其启动子区域的CpG岛中来调节其基因表达。DNA甲基转移酶 (dnmt) 特异性促进甲基从S-腺苷甲硫氨酸转移到胞嘧啶残基，导致5-甲基胞嘧啶的形成。NRF2基因启动子中CpG岛的甲基化通常会抑制NRF2的转录活性，导致表达水平降低并影响细胞的抗氧化功能 [148]。

最近的研究表明，基于植物的膳食化合物可以通过表观遗传修饰来调节NRF2的表达。通过抑制DNMTs等表观遗传酶，姜黄素和芹菜素等化合物可降低NRF2启动子中的CpG高甲基化，从而导致NRF2水平升高，并为与氧化应激相关的疾病提供潜在的治疗益处 [35,149]。莱菔硫烷 (SFN) 可以降低Ang II诱导的NRF2启动子区域的CpG甲基化，并促进该区域的组蛋白H3乙酰化，从而增强NRF2的表达。这些表观遗传修饰有助于SFN的长期心脏保护作用 [150]。此外，SFN联合5-氮杂-2'-脱氧胞苷和曲古抑菌素A显著降低了NRF2启动子区的CpG甲基化水平，并抑制了DNA甲基转移酶1 (DNMT1) 的蛋白表达，从而促进NRF2表达，这可能在结肠癌中发挥预防作用 [151]。在慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 中，NRF2启动子的高甲基化导致患者肺部NRF2表达降低，从而抑制NRF2-GPX4轴并随后诱导铁死亡。这个过程与COPD的发病和进展密切相关 [152]。在非酒精性脂肪肝疾病的研究中，发现RSV通过减弱高脂饮食和高葡萄糖治疗诱导的NRF2启动子甲基化来降低脂肪生成基因的表达和甘油三酯水平。同时也调节NRF2信号通路 [153]。

DNA去甲基化

DNA去甲基化涉及从DNA中的胞嘧啶残基去除甲基，通常由去甲基化酶如TET1、TET2和tet3介导。此过程首先将5-甲基胞嘧啶氧化为5-羟甲基胞嘧啶，然后进一步氧化为5-甲酰基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶，最终通过碱基切除修复机制将氧化的中间体去除，将DNA恢复到非甲基化状态。具体地，NRF2基因启动子区域的去甲基化可以激活NRF2表达，增强转录因子和调节蛋白与启动子的结合，从而增加NRF2的转录和蛋白表达。作为关键的转录因子，NRF2调节抗氧化和解毒酶，增强细胞抵抗氧化应激，毒素和其他有害刺激的能力，从而改善疾病进展和预后 [154,155]。

木酚素通过促进细胞凋亡在结肠癌细胞中表现出抗癌特性。这种作用是通过上调NRF2转录来介导的，这是由其启动子区域的去甲基化促进的 [156]。丹参酮IIA (TIIA) 通过NRF2的TET2-mediated去甲基化增强靶转运蛋白BSEP和NTCP的启动子处的NRF2结合和转录激活。这表明NRF2在利福平诱导的肝损伤中起着至关重要的作用，可以通过TIIA减轻 [157]。Nano-SiO2可以触发人支气管上皮细胞的恶性转化并诱导整体DNA低甲基化。在这些条件下，NRF2启动子区域中胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤岛的去甲基化水平升高可导致NRF2基因表达升高，从而抑制Nano-SiO2诱导的致癌作用 [154]。氧化还原失衡是黑素瘤和非黑素瘤皮肤癌中的关键致病机制，其中NRF2-ARE途径的激活充当针对氧化应激的内在防御。Delphinidin是一种在浆果中发现的有效且丰富的花青素，可以通过促进其去甲基化来激活NRF2启动子。NRF2-ARE途径的这种激活使delphinidin成为皮肤癌的潜在化学预防剂 [158]。香叶醇是花青素家族中的一种化合物，可降低小鼠皮肤表皮JB6 (jb6p) 细胞NRF2启动子区域的DNA甲基化，并增强NRF2下游靶基因的表达。其潜在的抗癌作用可能与NRF2-ARE信号通路的激活及其相关的细胞保护特性有关 [155]。此外，研究发现NRF2启动子区域的去甲基化在CRC的发生发展中起促进作用。与癌前息肉和正常组织相比，NRF2启动子的去甲基化在肿瘤组织中显著增加，导致NRF2过表达并促进肿瘤进展。这一发现表明，靶向NRF2可能是预防或治疗CRC的潜在策略 [159]。紫檀芪 (PTS) 降低HDAC和DNMT的表达，导致NRF2启动子的去甲基化和随后的NRF2的再激活。这种重新激活触发了抗氧化剂基因SOD2的转录，这有助于抵消ROS诱导的压力并支持糖尿病条件下的伤口愈合。PTS调节这些表观遗传机制的能力强调了其潜在的治疗益处 [160]。

总之，NRF2的DNA甲基化和DNA去甲基化修饰在调节其表达和功能中起关键作用。了解这一过程对于阐明NRF2在细胞应激反应和疾病保护中的作用至关重要。未来的研究应深入研究NRF2甲基化的机制及其潜在的治疗应用 (表5)。

表5.DNA甲基化和去甲基化中NRF2的靶向药物。

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染色质重塑

染色质重塑是指通过改变染色质结构来调节基因表达的动态过程。该过程涉及核小体的重新定位或重组，从而改变DNA对转录因子和调节蛋白的可及性，进而影响NRF2靶基因的表达。这种机制在细胞对氧化应激的反应和抗氧化基因表达的调节中起着至关重要的作用，并且在疾病进展中也可能具有重要意义 [148]。

在肺癌中，SWI/SNF染色质重塑复合物的BRG1或BRM成分的丢失激活了NRF2信号通路，特别是增加了NRF2靶基因HMOX1和gstm4的表达。这种改变与患者预后不良有关 [161]。DPF2是造血特异性BAF (SWI/SNF) 染色质重塑复合物的重要组成部分。DPF2的缺失损害了NRF2-regulated增强剂的功能，导致抗氧化和抗炎基因的表达降低。这导致受损的巨噬细胞极化和造血干细胞的过度增殖。NRF2的药理激活可以减轻DPF2缺乏引起的炎症和致死率 [162]。在NSCLC中，持续活化的NRF2在正常生理条件下通常不受NRF2调节的基因座处产生不同的增强子。这种增强子重塑通过建立NRF2-NOTCH3调节轴来驱动肿瘤起始活性和恶性进展 [163]。

非编码RNA调控

非编码RNA调控是指非编码RNA (ncrna) 调节基因表达和细胞功能的机制。非编码rna不编码蛋白质，但通过各种途径影响基因活性。主要类型包括微小rna (mirna) 、长链非编码rna (lncrna) 、小干扰rna (sirna) 和环状rna (circrna)。这些非编码rna通过不同的机制调节NRF2的表达和活性，影响细胞对氧化应激，炎症和其他生理过程的反应 [164,[url=https://www.nature.com/articles/s41420-025-02491-z#ref-CR165]165]。

在心力衰竭中，非编码rna，特别是封装在细胞外囊泡 (EV) 中的mirna，通过调节NRF2信号通路影响心肌和脑中的氧化还原平衡。作为关键的抗氧化转录因子，NRF2活性在心力衰竭期间降低，而mirna通过EV调节NRF2及其相关的抗氧化蛋白，从而调节氧化应激 [166]。心血管危险因素诱导ROS产生，触发氧化应激并导致疾病。长链非编码RNA MALAT1激活NRF2转录因子，增强HO1，NQO1和GCLC等抗氧化基因的表达，这有助于保护细胞免受氧化应激诱导的损伤 [167]。长链非编码RNA MALAT1通过表观遗传机制抑制NRF2表达，促进帕金森病 (PD) 小鼠和小胶质细胞模型中炎性体激活和ROS产生，从而加剧神经炎症 [168]。长链非编码RNA PVT1通过抑制Keap1与NRF2的结合来增强乳腺癌细胞对阿霉素的抗性，从而阻止NRF2蛋白降解。此外，Keap1/NRF2/ARE信号通路在肿瘤细胞耐药性中起着关键作用，PVT1可能通过调节该通路进一步促进耐药性的发展 [169]。值得注意的是，用Brusatol靶向抑制NRF2抵消了这种作用，有效抑制NRF2活性并在体外和体内诱导乳腺癌细胞凋亡 [170]。在结直肠癌研究中，长链非编码RNA的上调MIR4435-2HG抑制了NRF2和HO-1的表达，从而促进了顺铂耐药性的发展 [171]。长链非编码RNA TUG1通过直接结合并增加NRF2蛋白的水平来增强食管鳞状细胞癌细胞的顺铂耐药性 [172]。

涉及NRF2的临床试验总结

在前面的部分中，我们已经探讨了NRF2在各种疾病中的重要作用。为了更全面地了解NRF2的潜在临床应用，下表总结了相关的临床试验信息。这些试验包括在不同应用背景下对NRF2激活剂和抑制剂的研究，包括对不同疾病的治疗，研究策略和临床试验阶段。这些数据将有助于我们更深入地了解NRF2在治疗环境中的实际效果和研究进展，突出其对未来研究和临床应用的重要价值和潜在方向 (表6)。

表6涉及nrf2的临床试验的总结。

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结论

总之，NRF2是细胞抗氧化应激反应的关键调节剂，受各种ptm和表观遗传修饰的影响。这些修饰，包括磷酸化，乙酰化，泛素化，sumo化，糖基化和PARylation，不仅调节NRF2的活性，还影响其与其他蛋白质的相互作用，稳定性，及其在关键细胞信号通路中的作用。此外，表观遗传修饰，包括DNA甲基化，组蛋白修饰以及与非编码rna的相互作用，对于调节NRF2的表达和功能至关重要。这些已知和未知的ptm之间的复杂相互作用和协调以及表观遗传修饰共同决定了nrf2的功能状态。

重要的是，NRF2的药理学调节已成为有希望的治疗策略。例如，NRF2抑制剂，如Brusatol和Brucein D，促进NRF2的泛素化和蛋白酶体降解，增强癌症如AML、子宫内膜癌和胰腺导管腺癌的化学敏感性。二甲双胍单独或与顺铂联合下调NRF2以抵消化学抗性，而MSU38225，DHT和黄芩苷抑制NRF2活性以破坏肿瘤中的氧化还原适应。相反，NRF2激活剂如SFN，RSV和姜黄素增强NRF2-mediated的抗氧化防御，在退行性和炎症条件下提供细胞保护。丙泊酚和tBHQ等化合物通过PKC或表观遗传途径上调NRF2，支持细胞应激适应。

对这些机制的深入研究不仅有助于阐明NRF2在细胞保护机制中的复杂调控网络，而且为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。未来的研究应着重于探索不同修饰之间的相互作用及其在生理和病理条件下的动态变化。这将有助于全面理解NRF2调控网络，并为开发新的治疗策略提供理论基础。通过了解这些修饰，表观遗传调控和药物在细胞对外部压力和疾病进展的反应中的作用，我们可以更有效地利用NRF2作为治疗靶点。为未来的健康管理和疾病治疗提供新的希望。NRF2的双重作用，作为正常细胞的保护剂和癌症的存活驱动因素，强调了对上下文特异性调节的需要，平衡抗氧化剂支持与靶向抑制以优化治疗结果。