Transformující růstový faktor - ß: rozmanitost přenosu signálu a funkce Karel Souček BÍ6051 Molekulární fyziologie živočichů Transforming growth factor -ß (TGF-ß) TGF-ß rodina ~ TGF-ßs, activins, bone morphogenic proteins (BMP) TGF-ß! • pleiotropnícytokin • negativní regulátor TGF-ŕí mu )/". : Cell membrane Smad6 or Smadľ Cellular effects Differentiation Growth inhibition Deposition of extracellular matrix Apoptosis Nucleus Epstein, F.H., N Engl J Med 2000; 342:1350-1358, 2000 Biologické funkce TGF-ß ■ Reguluje proliferaci, diferenciaci, buněčnou smrt, motilitu, adhezi (v závislosti na buněčném typu) = ovlivňuje homeostázu; ■ reguluje expresi extracelulární matrix; - indukuje fibrilární kolagen a fibronectin; - inhibuje degradaci ECM (prostřednictvím inhibice MMPs a indukce TIMPs). Biologické funkce TGF-ß TGF-ß1 knockout - Multifocal inflammatory disease followed by a wasting syndrome Multifocal infiltration of lymphocytes and macrophages into diverse organs. Increased adhesion of mononuclear leukocytes (MLN) to extracellular matrix and to endothelial cells in vitro. Blockage of MLN infiltration by synthetic fibronectin peptides Decreased thymus size Enlargement of lymph nodes Elevated constitutive levels of IL-2 mRNA in the thymus Elevated IL-2r mRNA in lymph nodes Cachexia Death roughly 20 days after birth TGF-ß2 knockout - Multi-organ defects (lung, heart, limb, craniofacial, spinal column, eye, inner ear, urinary tract, genital tract) - Perinatal mortality http://www.bioscience.org/knockout/knochome.htm Regulace růstu / p rol if era ce a zraní/diferenciace hematopoetickych buněk působením TGF-ß Primitive slern/pcogerillof ceil earnpartrnent with capacity tor Belt renewal arowlrttxallrftrMJefl MWmtatkKťBHHr intaünw ~<+> H^<'i NPP-BFU*E •rytrwoM c*l ....... CFIWM granulocyte N.O. Fortunel, A. Hatzfeid, J.A. Hatzfeid, Transforming growth factor-beta: pleiotropic role in the regulation of hematopoiesis, Blood 96 (2000) 2022-2036. Transforming growth factor-ß family ■ Historie ■ Zástupci rodiny a jejich nejvýznamnější funkce ■ Syntéza, produkce a aktivace ■ Přenos signálu a jeho regulace - receptory - sekundární přenašeči - „alternativní" dráhy - regulace genové exprese ■ Role v rozvoji patologických stavů Historie TGF-ß ■ na konci 70. let byla identifikována celá řada růstových faktorů; ■ bylo zřejmé, že nádorové buňky se liší od normálních buněk mmj. ve schopnosti reagovat na některé z nich; ■ Robert Holley (IP 1968) naznačil, že transformované nebo nádorové buňky unikají z normální růstové kontroly tím, že potřebují méně hormonů či růstových faktorů; ■ Michael B. Sporn vyslovil v roce 1980 hypotézu o možném podílu autokrinních faktorů na buněčné transformaci Endokrinní, autokrinní & parakrinní regulace Endocrine Paracrine Autocrine Historie TGF-ß NO PHOTO AVAILABLE Todaro a De Larco (1978) popsali „faktor" způsobující transformaci normálních buněk - pojmenovali ho sarcoma growth factor (SGF) Froc. Nati Acod. Sei. USA Vol. 75, No. 8. pp. 4OO1-400S, August Í97S Microbiology Growth factors from murine sarcoma virus-transformed cells (epidermal growth factor/polypepticte honoonesyceH transfonnitinn/radioreteptor assays) Joseph E. De Larco and George J. Todabo Laboratory of Viial Carcinogen™. National Cancer Institute. National Institutes of Health, Betrusda, Maryland 20014 Communicated by David Baltimore, May 11,1978 Historie TGF-ß ■ A.B. Roberts a M.A. Anzano (1982) prokázali, že SGF není jen jeden faktor - Frakce indukující málo kolonií a silně kompetitivní s EGF= TGF-a - Frakce indukující mnoho velkých kolonií a bez kom petice s EGF = TGF-ß Cancer Res. 1982 Nov;42(l l):4776-8. Synergistic interaction of two classes of transforming growth factors from murine sarcoma cells. Anzano MA, Roberts AB, Meyers CA, Komoriya A, Lamb LC, Smith JM, Sporn MB. Historie TGF-ß ■ Na začátku 80. let byli vyvinuty metody purifikace TGF-ß ■ V té tobě již bylo jasné, že produkce TGF-ß není nádorově specifická ■ purifikace zejména z placenty, krevních destiček a prasečích ledvin Historie TGF-ß ■ M.B. Sporn (1983) prokázal in vivo schopnost TGF-ß podporovat tvorbu kolagenu a vaskularizaci normální tkáně během hojení Science. 1983 Mar 18;219(4590): 1329-31. Polypeptide transforming growth factors isolated from bovine sources and used for wound healing in vivo. Sporn MB, Roberts AB, Shull JH, Smith JM, Ward JM, Sodek J. Historie TGF-ß ■ Rik Derynck et al. (1985) nakloňovali TGF-ß NATURE- VOL. 31» 22 AUGUST 1085_______________________________ARTICLED__________________________________________________________— Human transforming growth factor-ß complementary DNA sequence and expression in normal and transformed cells Rik Derynck, Julie A. Jarrett, Ellson Y. Chen, Dennis FL Eaton, John R. Bell*, Richard K. Assoianf, Anita B. Roberts1, Michael B. Sporn* & David V. Goeddel Departments of Molecular Biology and * Protein Biochemistry, Genentech Inc., 460 Point San Bruno Boulevard, South San Francisco, California 94080, USA t Laboratory of Chemoprevention, National Cancer Institute, Bethesda, Maryland 20205, USA Historie TGF-ß ■ Kathleen Flanders et al. (1988) vyvinula protilátky proti specifickým epitopům TGF-ß a tím umožnil studium exprese in vivo Transforming Growth Factor-/51: Histochemical Localization with Antibodies to Different Epitopes Kathleen C. Flanders, Nancy L. Thompson, David S. Cissel, Hlen Van Obberghen-Schilling, Carl C. Baker,* Mary E. Kass,& Larry R. Ellingsworth,* Anita B. Roberts, and Michael B. Sporn Laboratory of Chemoprevention and * Laboratory of Tumor Virus Biology, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 20892; ^Connective Tissue Research Laboratory, Collagen Corporation, Palo Alto, California 94303; and § Department of Pathology, Washington Hospital Center, Washington DC 20005 Historie TGF-ß Joan Massagué (1985) detailněji charakterizoval receptory pro TGF-ß The Journal or BJOtOOlCAL Chemistry © 1985 by Tt* Americu Society of Biolcipcal CbeiDUU, [nc. VoL 2K>, No. 5, laue of Much 10. pp. ÍS3Ä-Í645. ] W& Priattd in U.S.A. Cellular Receptors for Type ß Transforming Growth Factor LrGAND BINDING AND AFFINITY LABELING IN HUMAN AND RODENT CELL LINES* (Received for publication, August 6, 1984) Joan Massagué and Betsy Like From the Department of Biochemistry, University of Massachusetts Medical School, Worcester, Massachusetts 0I6Q5 Historie TGF-ß ■ V letech 1992 a 1993 byly nakloňovány receptory pro TGF-ß Cell. vol. 68, 775-765. February 21. 1932. Copyrighl © 1932 by Cell Press Expression Cloning of the TGF-ß Type II Receptor, a Functional Transmembrane Serine/Threonine Kinase Herbert Y. Lin,'t Xiao-Fan Wang,"t Elinor Ng-Eaton," Robert A. Weinberg,"t and Harvey F. Lodish't 'Whitehead Institute for Biomedical Research Cambridge, Massachusetts 02142 i Department of Biology Massachusetts Institute of Technology Cambridge, Massachusetts 02139 TGF-ß was originally described as a factor that induced normal rat the prese 1981) TG numřjerof Roberts a TGF-ß oar Cell, Vol. 75,651-692. Nmrcsmber 19,1993, Copyright © 1993 by Cell Press Cloning of a TGFp Type I Receptor That Forms a Heteromeric Complex with the TGFß Type II Receptor Petra Franzén, Peter ten Oijke, HWenori Ichijo," Hidetoshi Yamashita. Peter Schulz, Carl-Henrik Heldin, and Kohei Miyazono Ludwig Institute for Cancer Research Biomedical Center S-751 24 Uppsala Sweden in morphogenesis, e.g., during different stages of development (Akhurst et al., 1991; Lyons et al„ 1991). TGFßs exert their effects through binding to specific cell surface receptors. By affinity labeling and cross-linking to radioiodinated TGFßs, a number of TGFß receptors (or binding proteins) have been identified, including type I (53 kd), type II (75 kd), and type III receptors (or betaglycan [300 kd|), which are lound in most cells (tor reviews see Historie TGF-ß Objev intracelulárních přenašečů signálu TGF-ß - v roce 1995 na Drosophila melanogaster a v roce 1996 na Caenorhabditis elegans. Proč. Nati. Acad. Sei. USA Vol. 93, pp. 790-794, January 1996 Developmental Biology Caenorhabditis elegans genes sma-2, sma-3, and sma-4 define a conserved family of transforming growth factor ß pathway components (signal transduction/pattern formation/bone nmrphugřneliť pratein/multigerie family) Cathy Savage*, Pradeep Das*, Alyce L. Finelli*, Scott R. Townsend*, Ching-Yu Sunt, Scott E. Baird*, and Richard W. Padgett*§ •Waksman Institute and Department uf Moleculat Biology and Biochemistry, Rutgers Univeisity, Piscataway, NJ 08855-075»; trjepjrtmen, of Biological Sciences, University of Pittsburgh, Pittsburgh. PA 15260; and *Dťp;olncnl of Biological Sciences, Wright State University, Dayton. OH 454.15 Communicated by Clyde A. Hutchison III, University of North Carolina, Chapel Hill, NC, September 15, 1995 (received far review August 11, 1995) Copyright O 1995 by the Genetics Society of America Genetic Characterization and Cloning of Mothers against dpp, a Gene Required for decapentaplegic Function in Drosophila melanogaster Jeff J. Sekelsky,1 Stuart J. Newfeld, Laurel A. Raftery,2 Elena H, Chartoff and William M. Gelbart The Biological Laboratories, Harvard University Cambridge, Massachusetts 02138 Manuscript received September 23. 1994 Accepted for publication December 7, 1994 Historie TGF-ß Jeffrey Wrana, Lilana Attisano a Joan Massagué (1994) - popis aktivace receptoru Mechanism of activation of the TGF-ß receptor Jeffrey L. Wrana, Liliana Attisano, Rotraud Wieser, Francesc Ventura & Joan Massagué* Howard Hughes Medical Institute and Cell Biology and Genetics Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York 10021. USA NATURE ■ VOL 370 * 4 AUGUST 1994 Historie TGF-ß ■ Mad (mothers against decapentaplegic) + Srna = SMÄD Cell, Vol. 87, 173, October 19,1996, Copyright Ů1996 by Cell Press Nomenclature: Vertebrate Mediators of TGFß Family Signals Rik Derynck,1 William M. Gelbart,2 Richard M. Harland,3 Carl-Henrik Heldin,1 Scott E. Kern,5 Joan Massagué,67 Douglas A. Melton,27 Marek Mlodzik,a Richard W. Padgett,8 Anita B. Roberts,10 Jim Smith,11 Gerald H. Thomsen,1d Bert Vogelstein,712 and Xiao-Fan Wang,13 Transforming growth factor-ß ■ Zástupci rodiny a jejich nejvýznamnější funkce TGF-ß rodina ■ více než 60 proteinů - Transformující růstové faktory - ß (TGF-ß) -Activin(y) - Bone Morphogenetic Factors (BMT); Growth/Differentiation Factors (GDF) TGF-ß rodina 941- BMP' ^ Myostatin/GDFB (h) 10(1 52 — TGFß2 (h) TGF[)3 (h) ------TGFßl (h) Inhbin ßB (h) Inhbin JSA (h) 63 Inhibin |ÍD (X) InhibinßC(h) - Inhibin pE (h) Xnr1 (X) -------Xnr5 (X) ----------------Fugacin (X) - Nodal (h) ----- GDF10/BMP3b(h) rr 1 BMP3/osteogenin (h) ADMP (X) - GDF5/CDMP1 (h) 3DF6/CDMP2/BMP13 (m) - GDF2 (h) BMP10(h) 84 |— BMP5 (h) ""'— BMP7/OP1 (h) - BMP6A/gr1 (h) - BMP8/OP2(h) - 60A (D) Screw (D) 52J- BMP4 (h) Decapentaplegic (D) - BMP2(h) 631------------ Vg1 (X) de rriere (X) -------------- GDF1 (h) ^ ::;; GDF3/Vgr2 (h) BMP15/GDF9b(h) — GDF9 (h) Inhibin a (h) Placental TGF|i (h) ------------------ AMH/MIS (h) i_________i 0.1 substitutions/site Genes to Cells (2002) 7, 1191-1204 TGF-ß rodina ■ Bone Morphogenetic Proteins (BMP) - klíčové faktory pro vývoj kostí a chrupavek, ale i další funkce. BMP Funkce Genový lokus BMP1 Nenáleží do TGF-ß rodiny. Metaloproteinása. 8p21 BMP2 Indukuje vývoj kostí a chrupavek; klíčový regulátor diferenciace osteoblastů. 20p12 BMP3 Indukuje tvorbu kostí. 14p22 BMP4 Reguluje tvorbu zubů, končetin a kostí z mesodermu; ovlivňuje hojení zlomenin. 14q22-q23 BMP5 Úloha při tvorbě chrupavek. 6p12.1 BMP6 Důležitý pro funkci kloubů. 6p12.1 BMP7 Klíčový faktor diferenciace osteoblastů a vývoje ledvin. 20q13 BMP8a Reguluje vývoj kostí a chrupavek. 1p35-p32 BMP8b Exprimován v hipokampu. 1p35-p32 BMP10 ? Vývoj srdce. 2p14 BMP15 ?Vývoj oocytů a folykulů. Xp11.2 Chen, Di, Zhao, Ming, and Mundy, Gregory R. (2004). "Bone Morphogenetic Proteins". Growth Factors 22 (4): 233-241 TGF-ß rodina ■ Growth/Differentiation Factors (GDF) -faktory podobné BMP GDF Funkce Genový lokus GDF1 Regulátor vývoje levo-pravé asymetrie během embryogenéze. 19p12 GDF2 Indukuje cholinergní fenotyp. Chr.10 GDF3 ? 12p13.1 GDF5 Důležitý pro vývoj kostí a kloubů. 20q11.2 GDF6 Důležitý pro vývoj kostí a kloubů. Chr. 8 GDF7 Důležitý pro vývoj kostí a kloubů. Chr. 2 GDF8 Myostatin; regulátor funkce kosterního svalstva. Negativní regulátor svalového růstu. 2q32.2 GDF9 Exprese v oocytech během folikulogeneze. Chr. 5 GDF10 BMP3b; kontroluje endochondrální osifikaci Chr. 28 GDF11 Důležitý při vývoji páteře. 12q13.13 GDF15 Vysoká exprese v placentě; indukovaný NSAIDs; inhibitor karcinogeneze; induktor apoptózy ? 19p13.2-p13.1 TGF-ß rodina ■ Activin(y) - dimerické proteiny regulující syntézu a sekreci FSH a regulující menstruační cyklus, ale také imunitní a nervový systém; důležité faktory při tvorbě kůže a hojení ran; - dimer obsahuje dvě identické ß podjednotky a dvě ß podjednotky inhibin(u) (A nebo B); - Activin A (ßAßA); - Activin B (ßBßB); - Activin AB (ßAßB) - Inhibuje produkci FSH; - dimer a aß podjednotky (A nebo B) Sulyok, S., Wankell, M., Alzheimer, C, and Werner, S. Activin: an important regulator of wound repair, fibrosis, and neuroprotection. Mol. Cell. Endocrinol., 225: 127-132, 2004. 1284 TGF-ß rodina Transformující růstové faktory - ß - důležité faktory řídící embryogenezi, diferenciaci, tkáňovou regeneraci, ale i rozvoj řady onemocnění -TGF-ß1 (Chr. 19) -TGF-ß2(Chr. 1) - TGF-ß3 (Chr. 14) - 76-80% homologie Transforming growth factor-ß Syntéza, produkce a aktivace ■ Syntéza a sekrece TGF-ß ■ Syntetizován a sekretovan v podobě latentního komplexu ■ asociovaný s Latency Associated Peptide (LAP) = small latent complex; ■ LAP dimer spolu s TGF-ß dimerem je kovalentně vázán na Latent TGF-ß Binding Protein (LTBP) = large latent complex Syntéza a sekrece TGF-ß NH2 1 30 279 390 COOH Pre-pro-TGF-ßl Signal peptide NH2 SLC I D COOH Pro-TÖF-ßl LAP TGFßl endopeptídase LTBP Active TGF-ßL Secretion Qe/ease Av*ii*be onlir* dl wwYHitientnVrH.uyii ■^° IJBCB ELSEVIER ii^u It |L,-Iugi ■-■ -^li I :*! ill-" \!<■ -lk-H.:ik-- mi K'ai- Mammaüan transforming growth faclor-ßs: Smad signaling and physio-paLho logica I roles [)irlphiinrJ:ivd:njd. Alain Mnuviď ŕlHIWĽJ.'.h..n,i.Tn.'.ŕ. Syntéza a sekrece TGF-ß LAPdimer «ä» $*Cys repeat C.!"ľ> Hybrid domain O Ca* binding EGF-iike repeat B Non-CaJ1 binding EGF-Iike repeat MJCmOKťHCT HTCSKAXCH ANN TEťH?íiqL1|Í M.asi-^m*üüQlt Latency, Activation, and Binding Proteins of TGF-ß KATRl Kr>U, .IľElA SAEIAR1XKN. MARKO ElYYTEAlXKN. Í'ARITA PENTT1NEN,«»JORMA KESKIOU tJrpartnmtli i>f Viraiiif* an U, .IľElA SAEIAR1XKN. MARKO ElYYTlAlNKN. Í'AFIITA PENTTlNEN.a»JORMA KESKIOU tJrpartnmtli i>f Viraiiif* an /"> / Growth factor r&\ r\ factor Cytokine Cytokine receptor ■ ■■■■■■■■■a■■■n■■■■■■■■■■■■■m■ I Massague J. Nat. Rev. Mol. Biol. 2000 Regulace transkripce Sequence-specific transcription factors AP-1/bZIP AML/Runx bHLH Homeoclomain Sp1 Winged helix Intracellular receptors XBE ■ SBE Coactivators CBP/p300 SMIF MSG1 ARC! 05 Coactivator/ repressor TBP/TAFs ■ TATA ----- Pol II Co-repressors c-Ski/SnoN c-Myc Evil ATF3 TGI F SNIP1 SIP1 Tob Nature 425 (2003) 577-584 Kofaktory C of actor Target Function OAZ Vent2 Ventral mesoderm specification by BMP in Xenopus CBFA1? Osteocalcin? Osteoblast differentiation by BMP in human, mouse Tinman Tinman Visceral mesoderm formation by Dpp in Drosophiia CREB Ubx Endoderm formation by Dpp in Drosophiia TGF-ß, Nodal, Activin inputs Mix.2 Mesoderm specification by Nodal in Xenopus Nodal. Letty2 Left plate mesoderm formation by Nodal in mouse Goosecoid Anterior mesoderm induction by Nodal in mouse PAt-1 Plasminogen system contiol by TGF-ß in human mouse IgA Immunoglobulin A class switching by TGF-ß in human c-Fos Diverse TGF-ß responses Lef1/TCF Xtwn Mesoendoderm differentiation by Nodal in Xenopus Massague J. Nat. Rev. Mol. Biol. 2000 Inhibice proliferace u epiteliálních buněk TGFB Receptor ir- R-Smad-Smad4 complex ,[-¥^ FoxO- -cC p107 E2F4/5" —»fV/lATF3 Spl|~* p21CÍp1 p15lnk4b rz c-myc H fd1 Ě. \ú2 Carcinogenesis vol.27 no.11 pp.2148-2156, 2006 buňky podobné monocytům DIFERENCIACE buňky podobné neutrofilům CDU b CD14 NSE aktivita V ROS produkce " CDllb ROS produkce ZÁSTAVA BUNĚČNÉHO CYKLU p21 defosforylace RB proteinu ATRA/TGF-ßl ATRA \ y E DR 4 |-------TRAIL PCR ^ \^ c-FLIP L -► tBld _l kaspáza-8 , aktivace depolarizace mitochondriální me m kaspáza-3 aktivace ibrány cytochrom c uvolnění štěpení substrátů Souček, et al. Leuk. Res. 30 (2006) 607-623 APOPTOZA Otázky které si klademe: Jaká je úloha cytokinů z rodiny TGF-ß v chemopreventivním působení inhibitorů metabolismu kyseliny arachidonové? Growth Differentiation Factor 15 (GDF-15) NAG-1 (Non Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs)-Activated Gene) Placental transforming growth factor b (PTGF-ß) macrophage inhibitory cytokine-1 (MIC-1) placental bone morphogenetic protein PLAB Prostate-derived factor (PDF) patří do TGF-ß rodiny inhibitor nádorové progrese - inhibuje proliferaci - indukuje apoptózu ATRA a vitamín D3 (a jejich deriváty) ■ inhibitory proliferace a regulátory diferenciace a apoptózy ■ v principu podobný biologický mechanismus účinku prostřednictvím jaderných receptoru ■ induktory autokrinní produkce TGF-ß., ■ terapeutické využití Pub0hem »tknul Library ..i Mrt:inni< Nesteroidní antiflogistika (NSAIDs) protizánětlivé léky inhibitory cyklooxygenaz Indometacin 100 Berlin-Chemie -■«■^SlS^-i*-«1 —*".'ji£*«t.*<^ ( . ■«SbÄsSS»-^^ Copyright Pears Health Cyber °^° ""N' CI .CI Pub©hem MtKHUl Library ..i M.-;:ii.n.- Řada efektů NSAIDs je nezávislá na inhibici syntézy prostaglandinů Table I. A list of the 10 genes most highly induced by together with their Gene B an k accession numtx 5mM aspirin the mean Table II. A list of the 10 genes most highly repressed by 5 mM aspirin treatment, ;rsand 1 fold treatment. together with their GeneBank accession numbers and the mean fold induction re pre ssi or i Gen Ban k Gene name Gen Ban k Gene name Mean fold Mean fold ace. no. repression ace. no. indue tion AF01977 ^^ Prostate differentiation factor ^S 3.8 2.6 X53587 X92106 M92287 HLA-G histocompatibility antigen, class 1, G Cyclin D3 Serine proteinase inhibitor 1.69 1 56 M29870 Small Gl ľ binding proLein Raci 1.49 MS0563 S100 calcium-binding protein A4 (metastasin) 2.5 S85655 Glutathione transferase omega 1.45 S40706 DNA-d am age-inducible transcript 3 2.5 M35543 Cell division evele 42 (GTP-binding protein, 1.39 X54941 CDC2S protein kinase 1 2.1 25 kDa) M6Q854 Ribosomal protein SI6 2.1 U65410 Heat shock protein 70 kDa 1.33 J04111 v-jun avian sarcoma virus 17 oncogene homol ogue :.] X51521 Mitotic feedback control protein MADP2 homolog ue 1.30 XI6277 Ornithine decarboxylase 1 2.0 U58048 Neurotrophic tyrosine kinase receptor type 1 1.30 K02770 Interleukin 1, beta 1.8 X56681 NF-kB (pi 05) 1.28 M27364 Eukaryotic translation elongation factor 1 alpha 1 1.7 M93056 Mitogen-activated protein kinase kinase 1 1.28 Carcinogenesis vol.25 no.7 pp.1293-129«, 2004 DO!: 10.109:yciircin/b£h118 DNA array analysis of the effects of aspirin on colon cancer cells: involvement of Racl James C.II.IIardwick . Marije van Sunten, (íijs K.van den Brink, Sander J.II.van Deventer and Maikel H.Heppelenbosch Signálová transdukce GDF-15/NAG-l/MIC-l/PTGF-ß activation latent PTGF-fl Transcription Factor: p53. SP-1. etc. GDF-15 088«$« öüööööööööüöüö MAPK ^ / JNK Stnad(s) / Transcription Factor: AP-1.SP-1, etc. Target Genes -~j__r"* Regulating Cytokinetics Inhibition of Proliferation Induction of A po ptosis Indometacin zastavuje progresi buněčného cyklu a indukuje GDF-15 u nádorových buněk prostaty Gj/G^phase CTRL 12,5 uM ~t------ 25 |iM —',.— 50 ^M 12 24 hours S-phase G2/M-phase Cell Proliferation 6 12 24 hours 30 25 20 ro .c (h .£ 15 "03 " 10 o (pGEg)(nM) INDO(nM) 10 0 50 1 50 10 50 Control INDO 12,5 liM INDO 25 uM INDO 50 \M GDF-15 ß-actin % 36kDa 42kDa Existuje interakce mezi působením vitamínu D3 a intometacinu Control INDO V03 INDO/VD3 ffi^i»J^glfl_ PTGF-fi i 36 kDa Transforming growth factor-ß ■ Role v rozvoji patologických stavů Biologické funkce TGF-ß ■ Hraje klíčovou úlohu během embryogenéze; ■ reguluje proliferaci, diferenciaci, buněčnou smrt, motilitu, adhezi (v závislosti na buněčném typu) = ovlivňuje homeostázu; ■ reguluje expresi extracelulární matrix; - indukuje fibrilární kolagen a fibronectin; - inhibuje degradaci ECM (inhibicí MMPs a indukci TIMPs). Role TGF-ß v rozvoji patologických stavů ■ Fibróza - deregulace exprese ECM prostřednictvím indukce proliferace fibroblastů a jejich myofibroblastového fenotypu. ■ Nádorová onemocnění - ztráta citlivosti epiteliálních buněk k inhibičnímu působeni TGF-ß; - indukce angiogeneze. Role TGF-ß v carcinogenezi TGF-J3 signaling component TGF-ß 9 Endoglin ; Type II receptors Type 1 receptors X Smad2 Smad4 é Cancers (somatic mutations) Increased expression leads to enhanced invasion and metastasis Colorectal (30%) Gastric (15%) Endometrial Prostate Breast Lung Hepatic Pancreatic Cervical Glioma Head and neck Breast (16%) Pancreatic Biliary Cervical Chronic lymphocytic leukemia Colorectal (11%) Lung (7%) Hepatocellular Pancreatic (50%) Colorectal (30%) Lung (10%) Breast Prostate Ovarian Head and neck Esophageal Gastric Bladder Hepatocellular Renal cell Other diseases (germ-line mutations or polymorphisms) Fibrosis Hypertension Osteoporosis Atherosclerosis Hereditary hemorrhagic telangiectasia Atherosclerosis Familial juvenile polyposis NEJM 342, 18 (2000) 1350-1358 Role TGF-ß v carcinogenezi SMAD3 Smadj mothers against dpp homolog 3 (drosophila) TGFBR2 Transforming growth factor, beta receptor i i ( 70/SO kda) 1.5 tn £! i.o • • C O OJ L. Q. - Carcinoma Metastasis Increased mutation rate Increased mutation rate T Migration/invasion T Reversible EMT T ->- Slowly expanding tumor Carcinoma Metastasis TRENDS in Celí Biology TRENDS in Cell Biology Vol.11 No. 11 2001 Dvojí úloha TGF-ß v carcinogenezi ■ Deregulace inhibice proliferace epiteliálních buněk; ■ podpora migrace, metastázování a angiogeneze. Role TGF-ß v diagnóze, prognóze a léčbě ■ Vysoká sérová hladina TGF-ß1 je spojena s nádory tlustého střeva, prostaty a rozvojem fibrózy; ■ polymorfismus genu pro TGF-ß1 vedoucí k eho zvýšené produkci určuje predispozici k "ibróze, hypertenzi a osteoporéze; ■ blokování produkce a aktivity TGF-ß má velký potenciál pro léčbu fibrózy; ■ protektivní účinek retinoidů a vitamínu D3 může být způsoben prostřednictvím TGF-ß. Shrnutí přednášky TGF-ß rodina zahrnuje řadu multifunkčních proteinů. Přenos signálu je intracelulárně přenášen SMAD proteiny, ale interaguje s řadou dalších signálních drah. Působení TGF-ß je závislé na buněčném typu a také přítomnosti dalších faktorů. TGF-ß hraje významnou roli v rozvoji karcinogeneze a dalších patologických stavů. Na konci dnešní přednášky by jste měli: 1. znát základní zástupce a funkce proteinů TGF-ß rodiny; 2. umět popsat přenos signálu který závisí na SMAD; 3. být schopni vysvětlit úlohu TGF-ß v karcinogenezi.