Кіріспе
Өсу факторы бетаның бета протеиндерін түрлендіруді қамтитын сигнал беру жолы Өсу факторы бетаның (TGFB) түрлендіру сигналы жолы ересек организмде де, дамушы эмбрионда да көптеген жасушалық процестерге қатысады, соның ішінде жасушалық өсу, жасушалық дифференциация, жасушалық көші-қон, апоптоз, жасушалық гомеостаз және басқа да жасушалық функциялар. TGFB сигналды жолдар сақталады. TGFβ сигналды жолды реттейтін жасушалық процестердің кең ауқымына қарамастан, процесс салыстырмалы түрде қарапайым. TGFβ суперотбасы лиганды II типті рецептормен байланады, ал ол I типті рецепторды жалдап, фосфорилендіреді. I типті рецептор кейін рецептормен реттелетін SMAD- тарды (R SMAD- тарды) фосфорилендіреді, олар енді coSMAD SMAD4- ті байлай алады. R SMAD/ coSMAD кешендері ядрода жинақталады, онда олар транскрипция факторлары ретінде әрекет етеді және нысаналық ген экспрессиясын реттеуге қатысады.
The transforming growth factor beta (TGFB) signaling pathway is involved in many cellular processes in both the adult organism and the developing embryo including cell growth, cell differentiation, cell migration, apoptosis, cellular homeostasis and other cellular functions. The TGFB signaling pathways are conserved. In spite of the wide range of cellular processes that the TGFβ signaling pathway regulates, the process is relatively simple. TGFβ superfamily ligands bind to a type II receptor, which recruits and phosphorylates a type I receptor. The type I receptor then phosphorylates receptor regulated SMADs (R SMADs) which can now bind the coSMAD SMAD4. R SMAD/coSMAD complexes accumulate in the nucleus where they act as transcription factors and participate in the regulation of target gene expression.
Лигандты байлау
TGF бета лигандтар суперотбасысына: сүйек морфогенетикалық ақуыздары (BMP), өсу және дифференциациялау факторлары (GDF), анти- Мюллер гормоны (AMH), Активин, Нодаль және TGFβ жатады. Сигнал беру TGF бета суперотбасы лигандының TGF бета II типті рецептормен байланысуымен басталады. II типті рецептор - I типті рецептордың фосфорилдануын катализдейтін серин/треонин рецептор киназасы. Лигандтардың әр класы II типті рецептормен байланыстырады. Сүтқоректілерде I типті жеті рецептор мен II типті бес рецептор бар. Активиннің үш түрі бар: Активин А, Активин В және Активин АБ. Активиндер эмбриогенезге және остеогенезге қатысады. Олар көптеген гормондарды, соның ішінде гипофиз, гондал және гипоталамус гормондарын, сондай-ақ инсулинді реттейді. Олар сонымен қатар жүйке клеткаларының тіршілік ету факторлары болып табылады. BMP- лар сүйек морфогенетикалық белок рецепторының 2- түрімен (BMPR2) байланысады. Олар көптеген жасушалық функцияларға қатысады, соның ішінде остеогенез, жасушалардың дифференциациясы, алдыңғы / артқы осьтің спецификациясы, өсуі және гомеостазы. TGFβ туысына мыналар кіреді: TGFβ1, TGFβ2, TGFβ3. BMP- ге ұқсас, TGFβ- гелер тек эмбриогенезге және клеткалардың дифференциациясына ғана емес, сонымен қатар апоптозға және басқа да функцияларға қатысады. Олар TGF бета рецепторының 2- типіне (TGFBR2) байланады. Нодаль Активин А рецепторына, IIB ACVR2B типті байланысады. Ол кейін IB типті активин А рецепторымен (ACVR1B) немесе IC типті активин А рецепторымен (ACVR1C) рецептор кешенін құрауы мүмкін. Бұл рецепторлар серин/треонин-киназа рецепторлары болып табылады. Олардың цистеинге бай клеткадан тыс домені, трансмембраналық домені және цитоплазмалық серин / треонинге бай домені бар. I типті рецептордың GS домені шамамен отыз серин глицинді қайталаудан тұрады. TGFβ отбасы лигандының байланысы рецепторлардың айналуына себеп болады, сондықтан олардың цитоплазмалық киназа домендері каталитикалық оң бағытқа орналасады. II типті рецептор I типті рецептордың серин қалдықтарын фосфорилендіреді, ол белокты белсендіреді.
SMAD фосфорилирлеуі
Рецептормен реттелетін SMAD-ның бес түрі бар: SMAD1, SMAD2, SMAD3, SMAD5 және SMAD9 (кейде SMAD8 деп аталады). Бұл R SMAD- ларды қамтитын екі жасушалық жол бар. TGFβ, Активиндер, Нодальдар және кейбір GDF- лар SMAD2 және SMAD3- тiң көмегiмен, ал BMP- лар, AMH және бірнеше GDF- лар SMAD1, SMAD5 және SMAD9- тiң көмегiмен қамтамасыз етiледi. R SMAD- ның I типті рецепторға байлануы ақуызды қамтитын FYVE цинкті қос саусақ доменінің көмегімен жүзеге асады. TGFβ жолды құрайтын екі осындай белок - SARA (рецепторды белсендіру үшін SMAD зәкірі) және HGS (гепатоциттер өсу факторымен реттелетін тирозинкиназа субстраты). SARA ерте эндосомада кездеседі, ол клатринді эндоцитоз арқылы рецептор кешенін ішкілендіреді. SARA R SMAD-ты жалдап алады. SARA R SMAD- ті I типті рецептордың L45 аймағына байлауға мүмкіндік береді. SARA R SMAD-ты C ұшында серин қалдықтары I типті рецептордың каталитикалық аймағына қарағандай бағыттайды. I типті рецептор R SMAD серин қалдықтарын фосфорилирлейді. Фосфорилирлеу R SMAD MH2 доменінің конформациялық өзгеруін және оның рецептор кешенінен және SARA-дан кейінгі диссоциациясын тудырады.
CoSMAD-ті байлау
Фосфорильденген RSMAD коСМАД- ға (мысалы, SMAD4) өте жақын және олармен кешен құрайды. Фосфат тобы coSMAD- тің сүйемелдеу орны ретінде әрекет етпейді, керісінше, фосфорилирлеу өзара әрекеттесуге мүмкіндік беретін амин қышқылының таралуын ашады.
Жазба көшірмесі
Фосфорильденген RSMAD/ coSMAD кешені ядроға кіреді, онда транскрипция промоторлары/ кофакторларымен байланысады және ДНК транскрипциясын тудырады. Сүйек морфогенетикалық ақуыздары остеогенезге, нейрогенезге және вентральды мезодермалық ерекшелікке қатысы бар мРНК-ның транскрипциясына себепші болады. TGFβ- лар апоптоз, клетка сыртындағы матрицаның неогенезі және иммунодепрессияға қатысы бар мРНК- ның транскрипциясын тудырады. Олар сонымен қатар жасушалық циклдегі G1 тұтқындалуына қатысады. Активин жыныстық бездердің өсуіне, эмбриондардың дифференциациясына және плацентаның пайда болуына қатысы бар мРНК- ның транскрипциясын тудырады. Нодальді - сол және оң осьтің ерекшелігіне, мезодерма мен эндодерма индукциясына қатысы бар мРНК-ның транскрипциясын тудырады.
Жолды реттеу
TGF бета сигналды жол көптеген жасушалық процестерге қатысады және кейіннен өте қатты реттеледі. Жол оң немесе теріс модуляцияланатын әртүрлі механизмдер бар, соның ішінде лигандтар мен R SMADs, әуесқой рецепторлар және R SMADs және рецепторлардың барлық жердегісі.
Лиганд агонисттері/антагонисттері
Ходин мен ноггин екеуі де БМП-ның антагонистері болып табылады. Олар BMP- ге байланады, бұл лигандтың рецептормен байланысуына кедергі келтіреді. Хордин мен Ноггин мезодерманың дорсализациясын жүзеге асырады. Олар екеуі де Ксенопустың арқалық иығында кездеседі және эпидермисті басқаша сипатталған тінді жүйке тініне айналдырады (невроляцияны қараңыз). Ноггин кеміршектер мен сүйектердің қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Noggin / мысықтарда шеміршектің артық болуы және буындарда түйіннің қалыптаспауы. Сондай- ақ, дәрілік препараттарға негізделген антагонисттер анықталды, мысалы, SB431542, ол ALK4, ALK5 және ALK7 селективті ингибирует.
Қабылдағышты реттеу
Трансформациялық өсу факторының 3-рецепторы (TGFBR3) TGF β рецепторларының ең көп таралған түрі, бірақ оның белгі беру доманы жоқ. Алайда ол TGFβ лигандтарының TGFβ II типті рецепторларға байлануын TGFβ- мен байлану арқылы және оны TGFBR2- ге ұсыну арқылы күшейтуі мүмкін. TGF β сигналдауының төменгі бағытындағы мақсаттардың бірі - GIPC оның PDZ доменіне байланады, бұл оның протеосомалық ыдырауын болдырмайды, бұл кейіннен TGFβ белсенділігін арттырады. Сонымен қатар ActivinRII- ні ингибируші корецептор ретінде де қызмет ете алады. Ол ядрода орналасқан және TGFβ рецепторларының белсендірілуі кезінде цитоплазмаға ауысады, онда I типті рецептормен байланысады. SMAD6 SMAD4- ті байлайды, бұл басқа R SMAD- лардың coSMAD- мен байланысуына жол бермейді. I SMAD деңгейі TGFβ сигнализациясымен бірге артады, бұл олардың TGFβ сигнализациясының төменгі бағытындағы нысаналары екенін көрсетеді.
R-SMAD-тың барлық жерде орналасуы
SMURF1 және SMURF2 E3 убиквитинді ақуыз лигазалары SMAD- тардың деңгейін реттейді. Олар E2 конъюгациялық ферментінен убиквитинді қабылдайды, онда убиквитинді RSMAD- ге береді, бұл олардың убиквитинине түсуіне және одан кейінгі протеосомалық ыдырауына әкеледі. SMURF1 SMAD1 және SMAD5- ке, ал SMURF2 SMAD1, SMAD2, SMAD3, SMAD6 және SMAD7- ке байланады. Ол SMAD7 ингибиторлық әсерін күшейтеді, сонымен бірге SMAD2 транскрипциялық белсенділігін төмендетеді.