氧化应激产生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）直接或间接地损伤细胞内蛋白质、脂质、核酸等大分子物质的生理功能，是众多疾病发生的病理生理基础。机体形成了一套复杂的氧化应激应答系统，当暴露于亲电子试剂或活性氧刺激时，能诱导出一系列的保护性蛋白，以缓解细胞所受的损害。Nrf2（NF-E2-related factor 2）是细胞氧化应激反应中的关键因子，受Keap1的调控，通过与抗氧化反应元件ARE（antioxidant response element）相互作用，调节抗氧化蛋白和IIreactive oxygen species是什么意思相解毒酶的表达。
Nrf2与Keap1的结构特征
Nrf2是CNC转录因子家族成员，含有6 个高度保守的结构域Neh（Nrf2-ECH homology），分别被命名为Nehl-Neh6。Nehl 区包含1 个C端亮氨酸拉链结构bZip（basic leucime zipper），bZip与细胞核内小Maf 蛋白（small Maf proteins）形成异二聚体，使Nrf2 能够识别、结合ARE，从而启动目标基因转录。Neh2区是Nrf2与胞浆蛋白Keap1（Kelch-like ECH-associated protein-1）结合区，含有ETGE基序、DLG基序两个结合位点。Neh4、Neh5是参与启动下游基因转录的结构域，当进入细胞核的Nrf2以Nrf2-Maf 的形式与ARE 结合后并不能立即启动转录，尚需要其他辅助蛋白如CREB结合蛋白、转录激活剂与Nrf2 的Neh4，Neh5两个结构域结合后，才能启动转录过程。
Keap1是Nrf2在细胞质中的结合蛋白，并与肌动蛋白结合锚定于胞浆中，含有5个结构域，分别为N端结构域（NTR）、干预区（IVR）、BTB区、双甘氨酸重复区（DGR）和C端结构域（CTR）。其中DGR区也叫Kelch区，是Keap1与Nrf2的结合区，同时也是与胞浆内肌动蛋白结合的位点；IVR区富含半胱氨酸，是整个蛋白的功能调节区；BTB区与看Keap1同源二聚有关。
Nrf2的活化
    有证据显示，修饰Keap1的半胱氨酸残基，可以使Nrf2在细胞核内积聚，并且表达Nrf2的靶基因。有人认为，在正常条件下，Nrf2与Keap1结合，存在于细胞之中，发生氧化应激时，Keap1的半胱氨酸残基被修饰，改变构象导致Nrf2释放出来，进入细胞核中，与ARE结合后，促进靶基因的表达。然而后来发现，诱导剂无法使Keap1-Nrf2解离，并且Nrf2可以经泛素化后降解。
Keap1通过其BTB区结合Cul3、Kelch区结合Nrf2，将Nrf2连接到E3复合体，使泛素从E3转移到Nrf2的赖氨酸残基（位于ETGE基序、DLG基序之间），泛素化的Nrf2被迅速降解。发生氧化应激时，Keap1特定的半胱氨酸残基被修饰，导致构象的改变，DLG基序与Keap1的
亲和力减弱而分离，即所谓的hinge and latch模型，从而免于泛素化降解。另外，多种蛋白激酶，例如MAPKs、PKC、PI3K等，可通过诱导Nrf2的磷酸化参与对Nrf2转录活性的调节。

Reference: Free Radical Bio Med. 2012, 52, 973-982.
 
附：泛素与泛素化
泛素是一类低分量的蛋白质，泛素化是指泛素分子在一系列酶作用下，对靶蛋白进行特异性修饰的过程。泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反应:首先在ATP供能的情况下酶E1粘附在泛素分子尾部的Cys残基上激活泛素；接着,E1将激活的泛素分子转移到E2酶上；随后,E2酶和一些种类不同的E3酶共同识别靶蛋白,对其进行泛素化修饰。E3酶的外形就像一个夹子,靶蛋白连接在中间的空隙内，酶的-侧结构域决定靶蛋白的特异性识别,另一侧结构域定位E2酶以转移泛素分子。蛋白质泛素化的结果是使得被标记的蛋白质被蛋白酶分解为较小的多肽、氨基酸以及可以重复使用的泛素。

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