O fator de crescimento transformador beta (TGF-β, TGFB, TGF-beta ou TGF beta, do inglês transforming growth factor beta) é uma citocina multifuncional pertencente à superfamília do fator de crescimento transformador que inclui três isoformas diferentes de mamíferos (TGF-β 1 a 3, símbolos HGNC: TGFB1, TGFB2, TGFB3) e muitas outras proteínas de sinalização (inibinas, ativina, hormônio anti-mülleriano, proteína morfogenética óssea, decapentaplégico [dpp] e VG-1.). As proteínas TGFB são produzidas por todas as linhagens de glóbulos brancos. Essa proteína que controla a proliferação, diferenciação celular e outras funções na maioria das células. Ela desempenha um papel na imunidade, câncer, doenças cardíacas, diabetes e síndrome de Marfan. TGF-beta atua como um fator antiproliferativo em células epiteliais normais e em estágios iniciais da oncogênese.

Complexos de TGF-β ativados com outros fatores para formar um complexo serina/treonina quinase que se liga aos receptores de TGF-β. Os receptores TGF-β são compostos por subunidades de receptores tipo 1 e tipo 2. Após a ligação do TGF-β, o receptor quinase tipo 2 fosforila e ativa o receptor quinase tipo 1 que ativa uma cascata de sinalização. Isso leva à ativação de diferentes substratos e proteínas reguladoras a jusante, induzindo a transcrição de diferentes genes alvo que funcionam na diferenciação, quimiotaxia, proliferação e ativação de muitas células do sistema imunológico.

O TGF-β é secretado por muitos tipos de células, incluindo macrófagos, em uma forma latente na qual é complexado com dois outros polipeptídeos, a proteína latente de ligação ao TGF-beta (LTBP) e o peptídeo associado à latência (LAP). As proteinases séricas, como a plasmina, catalisam a liberação de TGF-β ativo do complexo. Isto ocorre frequentemente na superfície dos macrófagos onde o complexo latente de TGF-β está ligado ao CD36 através do seu ligante, a trombospondina-1 (TSP-1). Estímulos inflamatórios que ativam macrófagos aumentam a liberação de TGF-β ativo, promovendo a ativação da plasmina. Os macrófagos também podem endocitar complexos de TGF-β latentes ligados a IgG que são secretados pelas células plasmáticas e então liberar TGF-β ativo no fluido extracelular.AfCS signaling gateway – data center – ligand description Entre as suas principais funções está a regulação de processos inflamatórios, particularmente no intestino. O TGF-β também desempenha um papel crucial na diferenciação de células-tronco, bem como na regulação e diferenciação de células T.

Devido ao seu papel na regulação e diferenciação de células-tronco e imunológicas, é uma citocina altamente pesquisada nas áreas de câncer, doenças autoimunes e doenças infecciosas.

A superfamília TGF-β inclui proteínas endógenas inibidoras do crescimento; um aumento na expressão de TGF-β frequentemente se correlaciona com a malignidade de muitos cânceres e um defeito na resposta de inibição do crescimento celular ao TGF-β. Suas funções imunossupressoras passam então a dominar, contribuindo para a oncogênese. A desregulação de suas funções imunossupressoras também está implicada na patogênese de doenças autoimunes, embora seu efeito seja mediado pelo ambiente de outras citocinas presentes.

Estrutura Os três principais tipos de TGF-beta em mamíferos são:

TGF beta 1 – TGFB1Número de acesso do recurso de proteína universal P01137 na UniProt. TGF beta 2 – TGFB2Número de acesso do recurso de proteína universal P61812 na UniProt. TGF beta 3 – TGFB3Número de acesso do recurso de proteína universal P10600 na UniProt.

Um quarto membro, TGF beta 4, foi identificado em aves - TGRB4 (sinônimos: fator beta-4 associado ao sangramento endometrial (EBAF), proteína precursora Lefty, LEFTA, Fator de Determinação Direita-Esquerda 2, LEFTYA, Fator de Determinação Direita-Esquerda A, Fator de Crescimento Transformador Beta-4, Proteína Lefty-2, Proteína Lefty-A). Um quinto membro, TGFB5, foi identificado apenas em sapos.

As estruturas peptídicas das isoformas do TGF-β são altamente semelhantes (homologias da ordem de 70-80%). Todos eles são codificados como grandes precursores de proteínas; O TGF-β1 contém 390 aminoácidos e o TGF-β2 e o TGF-β3 contêm, cada um, 412 aminoácidos. Cada um deles tem um peptídeo sinal N-terminal de 20 a 30 aminoácidos que necessitam para a secreção de uma célula, uma pró-região chamada peptídeo associado à latência (LAP - Alias: Pro-TGF beta 1, LAP/TGF beta 1) , e uma região C-terminal de 112-114 aminoácidos que se torna a molécula madura de TGF-β após sua liberação da região pró por clivagem proteolítica. A proteína TGF-β madura dimeriza para produzir uma proteína ativa de 25 kDa com muitos motivos estruturais conservados. O TGF-β possui nove resíduos de cisteína que são conservados em sua família. Oito formam ligações dissulfeto dentro da proteína para criar uma estrutura de nó de cisteína característica da superfamília TGF-β. A nona cisteína forma uma ligação dissulfeto com a nona cisteína de outra proteína TGF-β para produzir um dímero. Acredita-se que muitos outros resíduos conservados no TGF-β formem uma estrutura secundária através de interações hidrofóbicas. A região entre a quinta e a sexta cisteínas conservadas abriga a área mais divergente das proteínas TGF-β que está exposta na superfície da proteína e está implicada na ligação ao receptor e na especificidade do TGF-β.

Complexo latente de TGF-β Todos os três TGF-βs são sintetizados como moléculas precursoras contendo uma região propeptídeo além do homodímero de TGF-β. Após ser sintetizado, o homodímero TGF-β interage com um Peptídeo Associado à Latência (LAP), uma proteína derivada da região N-terminal do produto do gene TGF-β, formando um complexo denominado Pequeno Complexo Latente (SLC). Este complexo permanece na célula até ser ligado por outra proteína chamada Proteína Latente de Ligação ao TGF-β (LTBP), formando um complexo maior chamado Grande Complexo Latente (LLC). É esse LLC que é secretado para a matriz extracelular (MEC).

Na maioria dos casos, antes da LLC ser secretada, o precursor do TGF-β é clivado do propeptídeo, mas permanece ligado a ele por ligações não covalentes. Após sua secreção, ele permanece na matriz extracelular como um complexo inativado contendo tanto o LTBP quanto o LAP que precisa ser processado posteriormente para liberar o TGF-β ativo. A ligação do TGF-β ao LTBP é feita por ligação dissulfeto, o que permite que ele permaneça inativo, impedindo-o de se ligar aos seus receptores. Como diferentes mecanismos celulares requerem níveis distintos de sinalização de TGF-β, o complexo inativo desta citocina oferece oportunidade para uma mediação adequada da sinalização de TGF-β.

Existem quatro isoformas diferentes de LTBP conhecidas: LTBP-1, LTBP-2, LTBP-3 e LTBP-4. A mutação ou alteração de LAP ou LTBP pode resultar em sinalização inadequada de TGF-β. Camundongos sem LTBP-3 ou LTBP-4 demonstram fenótipos consistentes com os fenótipos observados em camundongos com sinalização de TGF-β alterada. Além disso, isoformas específicas de LTBP têm uma propensão a associar-se com isoformas específicas de LAP•TGF-β. Por exemplo, é relatado que o LTBP-4 se liga apenas ao TGF-β1, assim, a mutação no LTBP-4 pode levar a complicações associadas ao TGF-β que são específicas de tecidos que envolvem predominantemente o TGF-β1. Além disso, as diferenças estruturais dentro dos LAP proporcionam diferentes complexos latentes de TGF-β que são seletivos, mas a estímulos específicos gerados por ativadores específicos.

Ativação Embora o TGF-β seja importante na regulação de atividades celulares cruciais, apenas algumas vias de ativação do TGF-β são conhecidas atualmente, e o mecanismo completo por trás das vias de ativação sugeridas ainda não é bem compreendido. Algumas das vias de ativação conhecidas são específicas de células ou tecidos, enquanto outras são observadas em vários tipos de células e tecidos. Proteases, integrinas, pH e espécies reativas de oxigênio são apenas alguns dos fatores atualmente conhecidos que podem ativar o TGF-β, conforme discutido abaixo. É bem sabido que as perturbações desses fatores de ativação podem levar a níveis desregulados de sinalização de TGF-β que podem causar várias complicações, inclusive inflamação, distúrbios autoimunes, fibrose, câncer e catarata. Na maioria dos casos, um ligante de TGF-β ativado iniciará a cascata de sinalização de TGF-β, desde que os receptores I e II de TGF-β estejam disponíveis para ligação. Isso se deve a uma alta afinidade entre o TGF-β e seus receptores, sugerindo por que a sinalização do TGF-β recruta um sistema de latência para mediar sua sinalização.

Ativação independente de integrina

Ativação por protease e metaloprotease

A plasmina e várias metaloproteinases de matriz (MMP) desempenham um papel fundamental na promoção da invasão tumoral e do remodelamento tecidual ao induzir a proteólise de vários componentes da MEC. O processo de ativação do TGF-β envolve a liberação do LLC da matriz, seguida de proteólise adicional do LAP para liberar o TGF-β para seus receptores. Sabe-se que a MMP-9 e a MMP-2 clivam o TGF-β latente. O complexo LAP contém uma região de articulação sensível à protease que pode ser o alvo potencial para essa liberação de TGF-β. Apesar de ter sido comprovado que as MMPs desempenham um papel fundamental na ativação do TGF-β, os camundongos com mutações nos genes MMP-9 e MMP-2 ainda podem ativar o TGF-β e não apresentam nenhum fenótipo de deficiência de TGF-β, o que pode refletir a redundância entre as enzimas ativadoras, sugerindo que outras proteases desconhecidas podem estar envolvidas.

Ativação por pH Condições ácidas podem desnaturar o LAP. O tratamento do meio com extremos de pH (1,5 ou 12) resultou em uma ativação significativa de TGF-β, conforme demonstrado por ensaios de receptor de rádio, enquanto o tratamento com ácido leve (pH 4,5) produziu apenas 20-30% da ativação alcançada pelo pH 1,5.

Ativação por espécies reativas de oxigênio (ROS)

A estrutura do LAP é importante para manter sua função. A modificação da estrutura do LAP pode perturbar a interação entre o LAP e o TGF-β, ativando-o assim. Os fatores que podem causar essa modificação podem incluir radicais hidroxila de espécies reativas de oxigênio (ROS). O TGF-β foi rapidamente ativado após a exposição à radiação in vivo ROS.

Ativação por trombospondina-1 A trombospondina-1 (TSP-1) é uma glicoproteína matricelular encontrada no plasma de pacientes saudáveis com níveis na faixa de 50-250 ng/ml. Sabe-se que os níveis de TSP-1 aumentam em resposta a lesões e durante o desenvolvimento. A TSP-1 ativa o TGF-beta latente formando interações diretas com o complexo de TGF-β latente e induz um rearranjo conformacional que impede sua ligação com o TGF-β maduro.

Ativação por integrinas contendo Alpha(V) O tema geral das integrinas que participam da ativação latente do TGF-β1 surgiu de estudos que examinaram mutações/bloqueio da integrina β6, da integrina αV, da integrina β8 e da LAP. Essas mutações produziram fenótipos semelhantes aos fenótipos observados em camundongos nocauteados para TGF-β1. Atualmente, há dois modelos propostos de como as integrinas contendo αV podem ativar o TGF-β1 latente; o primeiro modelo proposto é induzir uma mudança conformacional no complexo TGF-β1 latente e, portanto, liberar o TGF-β1 ativo, e o segundo modelo é por um mecanismo dependente de protease.

Via do mecanismo de mudança de conformação (sem proteólise)