Кіріспе

Адамдағы ақуызды кодтайтын ген Аналар декапентаплегиялық гомологқа қарсы 3 SMAD отбасы мүшесі 3 немесе SMAD3 деп те аталады. SMAD3 SMAD ақуыздар отбасының мүшесі. Ол цитокиндардың трансформирушы өсу факторы бета (TGF β) суперотбасы бастаған, жасушалардың көбеюін, дифференциациясын және өлімін реттейтін сигналдардың медиаторы ретінде әрекет етеді. ТГФ бета сигналды жолдағы маңызды рөліне байланысты SMAD3 ісіктің дамуындағы ісіктің өсуімен байланысты.

Ген

Адамның SMAD3 гені 15q22.33 цитогендік белдеудегі 15- хромосомасында орналасқан. Ген 129,339 негіз жұптан тұратын 9 экзоннан тұрады. Ол тұңғыш рет Drosophila melanogaster жеміс құсынан табылған геннің адамдағы бірнеше гомологының бірі. SMAD3 экспрессиясы митогенді активацияланған протеинкиназамен (MAPK/ ERK жолы) байланысты, әсіресе митогенді активацияланған протеинкиназа- киназа 1 (MEK1) белсенділігімен байланысты. Зерттеулер MEK1 белсенділігін тежеу эпителий жасушалары мен тегіс бұлшықет жасушаларында SMAD3 экспрессиясын тежейтінін көрсетті, бұл екі жасуша түрі TGF β1- ге жоғары жауап береді. Екі SMAD3 (немесе екі SMAD2) және бір SMAD4 кешені MH1 доменінің өзара әрекеттесуі арқылы тікелей ДНК-ға байланады. Бұл кешендер бүкіл геномдағы сайттарға клеткалық желілерді анықтайтын транскрипция факторлары (LDTF) арқылы тіркеледі, олар TGF β әрекетінің контекстке тәуелді сипатын анықтайды. Промоторлар мен енхансерлердегі ДНҚ-ның байлану орындары SMAD- тің байлау элементтері (SMAD- тің байлау элементтері) деп аталады. Бұл сайттарда CAG ((AC) ((((CC)) және GGC ((GC) ((((CG)) консенсустық тізбектер бар, соңғылары 5GC сайттары деп те аталады. 5GC мотивтері SMAD-пен байланысты аймақтарда геномы кең аймақтарда сайттар кластерлері ретінде жоғары деңгейде ұсынылған. Бұл кластерлерде CAG ((AC) of ((CC) сайттары да болуы мүмкін. SMAD3/ SMAD4 кешені TGAGTCAG тізбекті мотиві бар TPA- ге жауап беретін ген промотор элементтеріне де байланады. WWTR1 (TAZ) сияқты транскрипциялық корегуляторлар SMAD3 функцияларын қолдау үшін онымен өзара әрекеттеседі.

MH1 домені

ГТКТ ДНК-ға байланған SMAD3 MH1 доменінің рентген сәулелік құрылымдары бүгілудің сипаттамалық ерекшеліктерін көрсетеді. MH1 құрылымы төрт спиральден және үш қатарлы β антипаралельді шұңқырлардан тұрады, олардың бірі ДНК-мен өзара әрекеттеседі. Сонымен қатар, His126, Cys64, Cys109 және Cys121 қалдықтарымен үйлестірілген байланған Zn2+ бар екендігі анықталды. MH2 бүгілуі бір жағынан үштік спиральді түйінмен және екінші жағынан үлкен бұрандалар мен спиральдер жиынтығымен қатар орналасқан β сэндвич түрінде орналастырылған екі қатарлы антипаралельді β жіптермен (тиісінше алты және бес жіп) анықталады.

TGF-β/SMAD сигналды жол

SMAD3 транскрипциялық модулятор ретінде қызмет етеді, ол TGF β реттейтін көптеген гендердің промотор аймағындағы TRE (TPA жауап беретін элемент) -ге байланады. SMAD3 және SMAD4 сонымен қатар c Fos және c jun-мен AP 1/SMAD сайтында TGF β индукцияланатын транскрипцияны реттеу үшін кешен құра алады. Бұл жолмен реттелетін даму гендерінің кейбіреулеріне FGF1, NGF және WNT11 және сондай-ақ CD34 және CXCR4 туыс / бабасы жасушалармен байланысты гендер жатады. Бұл жолдың плюрипотентті жасушалық күйлерді реттеуші ретінде белсенділігі TRIM33 SMAD2/3 хроматин оқу кешенін қажет етеді. SMAD3 сонымен қатар TGF β- геналық реакциясын тежеуде маңызды рөл атқарады, әсіресе, ол микробты басу үшін қажет. Микроклиздің транскрипциялық репрессиясы микроклиз промоторының TIE- нің ішінде SMAD3- тің тікелей репрессивті SMAD- тік элементіне (RSBE) байлануына байланысты. Микроклиматтық TIE - бұл біріне-бірі жабысатын RSBE және консенсустық E2F сайттан тұратын, кем дегенде SMAD3, SMAD4, E2F4 және p107 байлауға қабілетті композиттік элемент. глюкозаға төзімділік пен инсулинге сезімталдықты жақсартады. Бұлшықет атрофиясынан туындаған физикалық белсенділігінің төмендеуіне қарамастан, бұл SMAD3 нокаут тышқандар майлы тағаммен қоректенген семіздікке төзімді. SMAD3 нокаут тышқан - адам аневризмасы-остеоартрит синдромының (AOS) заңды жануарлар моделі, сондай-ақ Лоис Диетц синдромы деп аталады (3-түр). SMAD3 жетіспеушілігі инноз белсенділігі арқылы ангиотензин II инфузиясы берілген тышқандарда аорта аневризмасының қабынуын тудырады. Макрофагтардың кемуі мен iNOS белсенділігінің тежелуі SMAD3 генінің мутациясына байланысты аорта аневризмасының алдын алады

Қатерлі ісікке әсері

SMAD3 клетканың тағдыры үшін маңызды гендерді реттеудегі рөлі, мысалы, оның белсенділігінің өзгеруі немесе белсенділігін басуы қатерлі ісік пайда болуына немесе дамуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар бірнеше зерттеулер TGF бета сигналды жолдың бифункционалдық ісікті басушы / онкогендік рөлін канцерогенезде дәлелдеді. SMAD3 транскрипциялық активаторының функциясы EVI 1 белсенділігі арқылы басылады. EVI 1 гематопоэтикалық жасушалардың лейкемиялық трансформациясына қатысы бар мырыш саусағы ақуызын кодтайды. EVI 1- нің мырыш саусағы домені SMAD3- мен өзара әрекеттеседі, осылайша SMAD3- тің транскрипциялық белсенділігін басады. EVI 1 TGF β сигналдарын басып тастау арқылы және TGF β- ның өсуді тежейтін әсерін тежеу арқылы кейбір жасуша түрлерінің өсуін ынталандырады және дифференциациясын тежейді деп есептеледі. Простатадағы ісік ауруындағы бастапқы ісіктердің және метастаздардың өсуі ісік ангиогенезінің жеткілікті қанмен қамтамасыз етілуіне байланысты. Простата қатерлі ісігінің жасушалық желілеріндегі SMAD3 экспрессия деңгейін талдаған зерттеулер екі андрогендік тәуелсіз және андроген рецепторлары теріс жасушалық желілердің (PC 3MM2 және DU145) SMAD3 экспрессия деңгейінің жоғары екенін анықтады. SMAD3 мен ангиогендік молекулаларды реттеу арасындағы байланысты талдау SMAD3 простата қатерлі ісігінде критикалық ангиогенезді ауыстыратын репрессор ретінде негізгі компоненттердің бірі болуы мүмкін екенін көрсетеді. SMAD3 белсенділігінің өзгеруі созылмалы қабыну мен соматикалық мутацияларға байланысты болды, олар созылмалы колит пен колоректальды қатерлі ісікке ықпал етеді.

Көкірек

TGF β индуцирленген SMAD3 транскрипциялық реттеу реакциясы ісік ангиогенезіне және эпителийлік мезенхималық ауысуға (EMT) әсері арқылы сүт безі қатерлі ісігінің сүйек метастаздарына әсер етеді. ТГФ β/ SMAD сигналды жолға әсер ететін, негізінен SMAD2/3 кешеніне әсер ететін, сүт безі қатерлі ісігінің дамуына байланысты әртүрлі молекулалар анықталды. FOXM1 (forkhead box M1) - ядродағы SMAD3/SMAD4 кешенінің белсенділігін қамтамасыз ету үшін SMAD3мен байланысатын молекула. FOXM1- ді зерттеу оның E3 ubiquitin protein ligase транскрипциялық аралық фактор 1 γ (TIF1γ) - ні SMAD3- ке байланудан және SMAD3- ті моноубиквитинирлеуден, бұл SMAD3/ SMAD4 кешенін тұрақтандырудан қорғайтынын көрсетті. FOXM1 SMAD3/SMAD4 кешенінің белсенділігінде маңызды рөл атқарады, SMAD3 модуляторының транскрипциялық белсенділігін ынталандырады, сондай-ақ SMAD3/SMAD4 кешенінің белсенділігінің айналымында маңызды рөл атқарады. Бұл молекуланың маңыздылығына байланысты зерттеулер FOXM1 - ді адамның аналық қатерлі ісігі ұлпаларында аса белсенді түрде экспрессияланатындығын анықтады. Бұл зерттеулердің нәтижелері сондай- ақ ТГФ β- ге әсер ететін сүт безі қатерлі ісігінің инвазиясы үшін FOXM1/ SMAD3 өзара әрекеттесуі қажет екенін анықтады, бұл SMAD3/ SMAD4 транскрипция факторы SLUG- ні жоғары реттеудің нәтижесі болды. MED15 - TGF β/ SMAD сигнализациясының белсенділігін көтермелейтін медиатор молекула. Бұл молекуланың жетіспеушілігі эпителийлік мезенхималық ауысуды индукциялау үшін қажетті гендердегі TGF β/ SMAD сигналды жолдарының белсенділігін әлсіретеді. MED15 әсері SMAD2 / 3 кешенінің фосфорилирленуіне байланысты. MED15- тің төмендеуі SMAD3 фосфорилендірілген мөлшерін азайтады, осылайша оның транскрипция модуляторы ретінде белсенділігін төмендетеді. Алайда, қатерлі ісік кезінде MED15 SMAD3 фосфорилирлеуімен көрсетілгендей, гиперактивті TGF β сигнализациясымен байланысты клиникалық кемістікті ұлпаларда жоғары экспрессияға ие. Зерттеулер көрсеткендей, MED15 TGF β- индуцирленген эпителиялық мезенхималық ауысуды күшейту арқылы сүт безі қатерлі ісігінің жасушалық желісінің метастаздық әлеуетін арттырады.

Бүйрек

Smad3 активациясы бүйрек фиброзының патогенезінде рөл атқарады, мүмкін сүйек майынан алынған фибробластардың активациясын тудырады.

Номенклатура

SMAD ақуыздары Drosophila ақуыздары " decapentaplegic қарсы аналар" (MAD) және C. elegans ақуыздары SMA-ның гомологтары болып табылады. Атауы екеуінің бірі. Дрозофиланы зерттеу барысында ананың MAD геніндегі мутация эмбриондағы декапентаплагиялық генді басады. "Аналар қарсы" деген сөз тіркесі аналар құрған әлеуметтік проблемаларға қарсы шыққан ұйымдардан, мысалы, Мас күйінде көлік айдауға қарсы аналар (MADD) және гендік зерттеулер қоғамдастығында осындай ерекше атаудың дәстүріне негізделген. SMAD3 эталондық жиынтығы бар.