SMAD-Protein
Definition
Die SMAD-Proteine sind eine Gruppe intrazellulärer Proteine, die extrazelluläre Signale der Transforming growth factor β-Familie (TGF-β) von den TGF-Rezeptoren in den Zellkern triggern.
Etymologie
Die Bezeichnung SMAD bezieht sich auf die Homologien zu den SMA-Genen von Caenorhabditis elegans sowie zur MAD-Genfamilie von Drosophila melanogaster.
Aufbau
SMAD-Proteine sind zwischen 400 und 500 Aminosäuren lang. Sie haben zwei konservierte Domänen, die MH1- und MH2-Domäne, die durch einen variablen Linker getrennt sind. Die MH1-Domäne befindet sich am N-Terminus, während die MH2-Domäne am C-Terminus liegt.
Einteilung
Signalweg
Die Bindung von TGF-β an seinen Rezeptor führt zur Autophosphorylierung und damit Aktivierung des Rezeptors. Dieser kann daraufhin die R-SMADs binden und phosphorylieren. Die phosphorylierten R-SMADs lagern sich zu einem Komplex mit dem Co-SMAD zusammen und wandern in den Kern. Dort können sie an die DNA binden und zusammen mit Co-Aktivatoren oder -Suppressoren die Genexpression verstärken oder vermindern.
Die I-SMADs können die Zusammenlagerung der R- und Co-SMADs verhindern.
Funktionen
Der TGF-β/SMAD-Signalweg ist besonders für die Embryogenese wichtig, aber auch für den adulten Organismus. Die Wirkung, welche die SMAD-Proteine in der Zelle entfalten, hängt stark von der Art und dem Differenzierungsgrad der jeweiligen Zelle ab. Der Signalweg wirkt überwiegend:
- antiproliferativ
- fördernd auf die Differenzierung der Zelle
- fördernd auf die Zell-Matrix-Adhäsion
- antiangiogenetisch (die Neubildung von Blutgefäßen hemmend)
- immunsuppressiv
Klinik
Mutationen der SMAD-Gene sind mit verschiedenen Erkrankungen assoziiert. Beispielsweise können Mutationen, welche die Funktion von SMAD4 beeinträchtigen, zur juvenilen Polypose oder zur hereditären hämorrhagischen Teleangiektasie führen.
Literatur
- Attisano & Lee-Hoeflich. The Smads. Genome Biol. 2001;2(8):REVIEWS3010.