A transzformáló növekedési faktor béta ( eng. Transforming growth factor béta, TGF-beta ) egy fehérje (a citokinek képviselője ), amely a legtöbb sejtben szabályozza a proliferációt, a sejtdifferenciálódást és egyéb funkciókat. Részt vesz az immunválaszban, rák, szív- és érrendszeri betegségek, diabetes mellitus, Marfan-szindróma, Loyes-Dits-szindróma, Parkinson-kór és szerzett immunhiányos szindróma ( AIDS ) esetén.
A TGF-béta egy fehérje, amelyet a sejt választ ki az extracelluláris környezetbe. Legalább három izoformában létezik: TGF-béta1, TGF-béta2 és TGF-béta3. Ezt a nevet eredetileg a TGF-béta1-re, a család első tagjára használták. A TGF-béta1 család része a transzformáló növekedési faktor szupercsaládként ismert fehérjék szupercsaládjának, amely magában foglalja az inhibineket, aktivinokat, anti-Mülleri hormonokat, csontmorfogenetikus fehérjét (BMP), decapentaplegiás fehérje faktort és VG-1-et.
A TGF-béta antiproliferatív faktorként működik a normál hámsejtekben és a tumorigenezis korai szakaszában.
Egyes TGF-béta-t termelő sejteknek receptorai is vannak. Ezt a mechanizmust autokrin indukciónak nevezik. A rákos sejtek növelik a szekretált TGF-béta mennyiségét, ami a környező sejtekre is hatással van.
A TGF-béta-t számos sejttípus, köztük a makrofágok választják ki inaktív (látens) formában, amelyben két másik polipeptidhez, a látens TGF-béta-kötő fehérjéhez (LTBP) és a LAP-hoz fuzionálódik. A szérum proteinázok, például a plazmin katalizálják az aktív TGF-béta felszabadulását a komplexből. Ez gyakran előfordul a makrofág felszínén, ahol a látens TGF-béta komplex kötődik a CD36 receptorhoz ligandumán, a trombospondin-1-en (TSP-1) keresztül. A makrofágokat aktiváló gyulladásos ingerek fokozzák az aktív TGF-béta felszabadulását, ami plazminaktivációt okoz. A makrofágok a plazmasejtek által kiválasztott, IgG-hez kötött látens TGF-béta komplexeket is elnyelhetik endocitózissal, majd aktív TGF-béta-t bocsátanak ki az extracelluláris folyadékba.
A TGF-béta család mindhárom tagjának peptidszerkezete nagyon hasonló. Mindegyikük nagy fehérje prekurzorként van kódolva a DNS-szálban; A TGF-béta1 390, míg a TGF-béta2 és a TGF-béta3 412 aminosavat tartalmaz. Mindegyik tartalmaz egy 20-30 aminosavból álló N-terminális szignálpeptidet, amely szükséges a sejtből történő szekrécióhoz, egy aktív LAP (latency Associated Peptide) prekurzor régiót, és egy 112-114 aminosavból álló peptidet a C-terminális régióban, amely éretté válik. TGF-béta molekula a LAP-ból való proteolitikus hasítás után. Az érett TGF-béta fehérje egy dimer, és egy aktív 25 kDa molekulát képez, amely sok konzervált szerkezeti motívumot tartalmaz. A TGF-béta 9 konzervált ciszteint tartalmaz, amelyek közül 8 diszulfid kötést képez a molekulán belül, így cisztein csomót képez, amely a TGF-béta szupercsalád szerkezeti jellemzője, míg a kilencedik cisztein kötést alkot. egy másik TGF-béta molekula kilencedik ciszteinjével, ami egy dimer képződését eredményezi. Úgy gondolják, hogy a TGF-béta sok más konzervált maradéka részt vesz a másodlagos szerkezet kialakításában hidrofób kölcsönhatásokon keresztül. Az ötödik és hatodik konzervált cisztein közötti régió tartalmazza a TGF-béta molekulák legkülönbözőbb régióját, amely a molekula felszínén található, és részt vesz a receptor kölcsönhatásban és a TGF-béta specificitásban.
A transzformáló növekedési faktorok TGF-B családjába tartoznak: TGF-B1, TGF-B2, TGF-B3, aktivinek, inhibinek, csontmorfogén fehérjék (BMP), növekedési differenciációs faktorok (GDF), glia neurotróf faktorok (glia eredetű neurotróf faktorok). , GDNF), a "Nodal" és a "Lefty" nevű mediátorok, egy Muller-inhibitor vagy egy Mulleri-gátló anyag (MIS).
Jelenleg a TGF család mintegy 40 tagja ismert. Főbb biológiai tulajdonságaik a különböző sejtek proliferációjának, differenciálódásának, mobilitásának és adhéziójának szabályozásához, a szaporodási folyamatokban való részvételhez, az embrionális fejlődéshez, az idegnövekedés szabályozásához, a csontképződéshez, a vérképzéshez, a sebgyógyuláshoz és az immunológiai toleranciához kapcsolódnak.
A TGF család minden tagja nagy szerkezeti hasonlóságot mutat, mivel az aminosavszekvenciában a homológia 25-40%, és minden molekula felépítése azonos, két antiparallel pár b -redővel és egy ciszteinben gazdag régióval.
Ennek a családnak a legtöbb tagja homodimereket (ritkán heterodimereket) képez 7 aminosav ciszteint tartalmazó diszulfid kötések kialakításával. Ebben az esetben a dimer összetételében minden molekulában hat cisztein belső diszulfidkötést hoz létre, a hetedik cisztein pedig részt vesz egy intermolekuláris diszulfid kötés kialakításában, amely a dimer szerkezetének stabilizálását szolgálja.
A TGF-béta a legtöbb sejttípusban apoptózist indít el. A TGF-béta képes apoptózist indukálni a két jelátviteli útvonal egyikének aktiválásával: SMAD vagy DAXX .
SMAD jelzési útvonalAz SMAD jelátviteli útvonal kanonikus. A TGF-béta dimerek egy 2-es típusú receptorhoz kötődnek, amely egy 1-es típusú receptorhoz kötődik és foszforilál. Az első típusú receptor ezt követően kapcsolódik az R-SMAD receptorhoz, és foszforilálja azt. Az egyik R-SMAD, az SMAD3, az apoptózis indukálásában vesz részt. Az R-SMAD ezután a hagyományos SMAD-hoz (SMAD4) kötődik, és heterodimer komplexet képez. Ez a komplex bejut a sejtmagba, ahol különböző gének transzkripciós faktoraként működik, beleértve azokat a géneket is, amelyek aktiválják a mitogén által aktivált protein kináz útvonalat, ami az apoptózis kiváltója.
DAXX jelátviteli útvonalA TGF-béta szintén apoptózist vált ki a DAXX (halálhoz kapcsolódó fehérje 6) révén. Kimutatták, hogy a DAXX a második típusú TGF-béta receptorhoz kötődik és kötődik.
A TGF-béta fontos szerepet játszik a sejtciklus szabályozásában. A TGF-béta p15 és p21 fehérjék szintézisét okozza, amelyek blokkolják a retinoblasztóma fehérje (Rb) foszforilációjáért felelős ciklin/CDK komplexet. Így a TGF-béta elnyomja a mus gén (c-myc) expresszióját, amely részt vesz a sejtciklus G1 fázisának előrehaladásában. Ennek eredményeként a TGF-béta blokkolja a sejtciklus G1 fázisán való átmenetet.
Úgy gondolják, hogy a TGF-béta fontos szerepet játszik az immunrendszer szabályozásában. A Foxp3 fehérjén keresztül befolyásolja a szabályozó T-sejteket és a T-segédeket17. Kiderült, hogy a TGF-béta blokkolja a limfociták és makrofágok aktiválódását.
Normál sejtekben a TGF-béta a jelátviteli útvonalán keresztül gátolja a sejtciklust a G1 stádiumban, megállítja a proliferációt, apoptózist vagy differenciálódást indukál. Amikor egy sejt rákossá válik, a TGF-béta jelátviteli útvonal egy része mutálódik, és a TGF-béta már nem szabályozza a sejtet. Ezek a rákos sejtek folyamatosan osztódnak. A fibroblasztok (környező stromasejtek) szintén szaporodnak. Mindkét sejttípus növeli a TGF-béta termelését. A TGF-béta a környező stromasejtekre, immunsejtekre, endoteliális és simaizomsejtekre hat. Ez az immunválasz és az angiogenezis elnyomásához vezet, ami a rákot "agresszívebbé" teszi. A TGF-béta ezenkívül átalakítja az effektor T-sejteket, amelyek általában gyulladásos (immun) válaszként támadják meg a rákos sejteket, szabályozó (szuppresszor) T-sejtekké, amelyek kikapcsolják a gyulladásos választ.
Egy állatkísérlet kimutatta, hogy a koleszterin elnyomja a szív- és érrendszeri sejtek TGF-béta-ra adott válaszát és védő tulajdonságaikat, lehetővé téve az érelmeszesedés kialakulását , míg a sztatinok (a koleszterinszintet csökkentő gyógyszerek) növelhetik a szív- és érrendszeri sejtek védőhatásra való érzékenységét. TGF-béta .
A TGF-béta indukció szintén jelentős szerepet játszik a Marfan-szindróma patogenezisében . A Marfan-szindróma fő hibája a glikoprotein és a fibrillin I szintézisének meghibásodása miatt következik be, amely általában az elasztikus rostok fontos összetevője. Kimutatták, hogy amikor Marfan-szindrómás egereknek TGF-béta-antagonistát adtak, a Marfan-szindróma tünetei eltűntek. Ez megerősíti, hogy bár a Marfan-szindróma tünetei hasonlóak más kötőszöveti betegségek tüneteihez, kialakulásának mechanizmusa valószínűleg a fibrillin TGF-béta-kötődésének csökkenésével függ össze.
A TGF-béta jelátviteli útvonal is károsodott Loyets-Dits szindrómában, amelyet a TGF-béta receptorok mutációi okoznak.
Az Alzheimer-kórban szenvedő betegek vérében és agy-gerincvelői folyadékában kellően magas TGF-béta koncentrációt találtak a kontrollhoz képest.
Ez arra utal, hogy ez a fehérje szerepet játszhat az Alzheimer-kór patológiájának tüneteihez vezető degeneratív kaszkádban. A szakirodalom szerint a TGF-béta útvonal hiperaktivációja a TGF-béta2 koncentrációjának növekedésével a keratoconusban szenvedő betegekre jellemző.
A TGF-béta három fő típusa van: TGF-béta1, TGF-béta2, TGF-béta3. Van egy másik típus is: TGF-béta4 prekurzor. Olyan génként fedezték fel, amely fokozza aktivitását a premenstruációs fázisban az endometrium stromában, és EBAF-nak nevezik. Ez a fehérje később kiderült, hogy részt vesz a jobb-bal aszimmetria meghatározásában gerincesekben, és a lefty2 nevet kapta.
A TGF-béta részt vesz a sejtaktivitás legfontosabb típusainak szabályozásában. A TGF-béta-t aktiváló útvonalaknak csak egy kis része ismert. Az ismert útvonalak némelyike sejttípus- vagy szövetspecifikus, míg mások számos sejttípusban és szövetben megtalálhatók. A proteázok, integrinek, pH és reaktív oxigénfajták csak néhány a jelenleg ismert tényezők közül, amelyek aktiválhatják a TGF-béta-t. Köztudott, hogy ezen aktiváló faktorok ingadozása szabályozatlan változásokhoz vezethet a TGF-béta jelátviteli útvonalban, ami számos szövődményhez vezethet, beleértve a gyulladást, az autoimmun betegségeket, a fibrózist, a rákot és a szürkehályogot. A legtöbb esetben egy aktivált TGF-béta ligandum elindítja a TGF-béta jelátviteli kaszkádot, amíg a TGF-béta I. és II. típusú receptorok elérhető közelségben vannak; ez a TGF-béta és receptorai közötti nagy affinitásnak köszönhető.
A TGF-béta mindhárom típusát prekurzor molekulákként szintetizálják, amelyek a TGF-béta homodimert és egy további régiót tartalmaznak. A szintetizálást követően a TGF-béta homodimer kölcsönhatásba lép a LAP-val (a TGF-béta géntermék N-terminális régiójából származó fehérje), és egy SLC-nek nevezett vegyületet képez. Ez a komplex mindaddig a sejtben marad, amíg egy másik, LTBP nevű fehérjéhez kötődik, és egy LLC nevű nagy komplexet alkot.
A legtöbb esetben a szekréció előtt a TGF-béta prekurzor lehasad a propeptidről, de nem kovalens kötéseken keresztül kapcsolódik ehhez a komplexhez. Kiválasztása után az extracelluláris mátrixban marad, mint LTBP-t és LAP-ot tartalmazó, nem aktivált komplex, amelyet tovább kell feldolgozni az aktív TGF-béta felszabadulásához.
A TGF-béta diszulfid hidakon keresztül kötődik az LTBP-hez, ami lehetővé teszi, hogy inaktív maradjon, megakadályozva a receptorokhoz való kötődését. Mivel a különböző sejtmechanizmusok különböző szintű TGF-béta jelátviteli útvonalakat igényelnek, ennek a citokinnek az inaktív komplexe lehetővé teszi a TGF-béta jelátvitel finom szabályozását.
Az LTBP-nek négy különböző izoformája van: LTBP-1, LTBP-2, LTBP-3 és LTBP-4. A LAP vagy LTBP mutációja vagy változása a TGF-béta jelátviteli útvonal helytelen jelátviteléhez vezethet. Az LTBP-3 vagy LTBP-4 hiányos egerek fenotípusai hasonlóak a megváltozott TGF-β jelátviteli útvonallal rendelkező egerekéhez. Ezenkívül a specifikus LTBP izoformák hajlamosak specifikus TGF-béta LAP izoformákhoz asszociálni. Például az LTBP-4 csak a TGF-béta1-hez kötődik. Így az LTBP-4 mutációi a TGF-béta jelátviteli útvonalhoz kapcsolódó szövődményekhez vezethetnek azokban a szövetekben, ahol a TGF-béta1 túlnyomórészt érintett. Ezenkívül a szerkezeti különbségek miatt a LAP-on belül különböző látens TGF-béta komplexek képződnek, amelyek szelektívek a specifikus aktivátorokra.
A plazmin és számos mátrix metalloproteináz (MMP) kulcsszerepet játszik a tumorinvázió és a szöveti remodelláció kialakulásában az extracelluláris mátrix egyes komponenseinek proteolízisének indukálásával. A TGF-béta aktiválási folyamata az LLC mátrixból történő felszabadulásával jár, ami további LAP proteolízishez vezet, és lehetővé teszi a TGF-béta számára, hogy kölcsönhatásba lépjen receptoraival. Az MMP-9 és az MMP-2 a látens TGF-béta-t hasítja. A LAP komplex egy protáz-reszponzív hurokrégiót tartalmaz, amely a TGF-béta felszabadulás potenciális célpontja lehet. Bár az MMP-ről kimutatták, hogy kulcsszerepet játszik a TGF-béta aktiválásában, az ezekben a génekben mutációkat tartalmazó egerek még mindig képesek aktiválni a TGF-béta-t, és nem rendelkeznek TGF-béta-hiányos fenotípussal; ez az aktiváló enzimek számának redundanciáját tükrözheti, ami arra utal, hogy más ismeretlen proteázok is részt vehetnek ebben a folyamatban.
A savas körülmények denaturálhatják a LAP-t. Az extrém pH-értékű (1,5 vagy 12) környezetnek való kitettség a TGF-béta jelentős aktiválódásához vezet, míg mérsékelt savasságnál (pH 4,5) a magas értéknél (pH 1,5-nél) elért aktivitásnak csak 20-30%-a. .
A LAP felépítése fontos funkcióinak fenntartásában. A LAP szerkezeti módosítása megzavarhatja a LAP és a TGF-béta közötti kölcsönhatást, és így aktiválhatja a TGF-béta-t. Az ilyen változásokat előidéző tényezők közé tartoznak a reaktív oxigénfajtákból (ROS) keletkező hidroxilgyökök. A TGF-béta gyorsan aktiválódik a sugárzás által generált ROS hatására.
A thrombospondin-1 (TSP-1) egy extracelluláris mátrix fehérje, amely egészséges betegek plazmájában 50-250 ng/ml koncentrációban található. A TSP-1 szintről ismert, hogy a sérülés hatására és a fejlődés során emelkedik. A TSP-1 aktiválja a látens TGF-béta-t azáltal, hogy közvetlenül kölcsönhatásba lép a látens TGF-béta komplexszel, és konformációs átrendeződést indukál, megakadályozva, hogy az érett TGF-béta-hoz kötődjön.
A TGFβRI/ALK5 szelektív inhibitora a RepSox , amely gátolja az ATP TGFβRI-hez való kötődését és az ezt követő TGFβRI foszforilációt, így elnyomja a TGF-β jelátvitelt. [1] Az SB-431542 [2] és az A83-01 szintén gátolja a TGFβRI/ALK5-öt és az I. típusú ALK4/7 receptort . [3] A galunisertib szelektív és erős TGFβRI kináz inhibitor is . [négy]