Además de los receptores tipo I y tipo II el sistema de receptores de TGF-β incluye los receptores no señalizantes betaglicano (conocido también como receptor tipo III) y endoglina. Ambos receptores presentan una estructura similar con un 63% de homología en las regiones transmembrana y citoplasmática (Letamendia y cols., 1998b; Miyazono, 1997).
El betaglicano es un proteoglicano con un peso molecular de entre 200 y 300 kDa que se encuentra en la membrana celular en forma de homodímero unido de manera no covalente. Une las 3 isoformas de TGF-β, aunque tiene una mayor afinidad por el TGF-β2. En muchos tipos celulares se ha comprobado que este receptor potencia los efectos del TGF-β, por lo que se ha sugerido la posibilidad de que actúe presentando el ligando a los receptores señalizantes (Derynck y Feng, 1997). Además se ha demostrado que las células que expresan los receptores señalizantes de TGF-β pero no expresan el betaglicano tienen una respuesta más pobre a TGF- β2 (Massague y Chen, 2000).
La endoglina o CD105 es una glicoproteína homodimérica de membrana identificada en el endotelio vascular humano con un peso molecular de 180 kDa compuesta por dos subunida- des unidas por puentes disulfuro (Gougos y Letarte, 1988). Une con alta afinidad las isoformas TGF-β1 y 3 en presencia de los receptores señalizantes tipo I y II (Barbara y cols., 1999; Leta- mendia y cols., 1998a). Se ha descrito que la endoglina interacciona con otros componentes de la
superfamilia de TGF-β como activina-A, BMP-7 y BMP-2 (Cheifetz y cols., 1992; Yamashita y cols., 1994; Zhang y cols., 1996). Existen dos isoformas de la endoglina generadas por un spli- cing alternativo, la L-endoglina y otra isoforma con un dominio citoplasmático más corto, deno- minada S-endoglina (Bellon y cols., 1993; Gougos y Letarte, 1990). El dominio citoplásmico de ambas isoformas está constitutivamente fosforilado, lo que sugiere un posible papel en la señali- zación celular o una asociación con otras proteínas del citoplasma (Lastres y cols., 1994). Ade- más, se ha identificado una forma soluble de la endoglina procedente de alelos mutados del gen (Venkatesha y cols., 2006) y que podría secuestrar al TGF-β y a otros ligandos evitando su unión a moléculas de endoglina ancladas a la membrana (Lopez-Novoa, 2007; Luft, 2006).
3. Rutas de señalización
La principal vía de señalización es la constituida por las proteínas Smad (Small mothers against decapentaplegic) (Attisano y Wrana, 1998; Christian y Nakayama, 1999; Derynck y cols., 1998; Heldin y cols., 1997; Massague, 1998; Whitman, 1998). Una vez activado el sistema de re- ceptores de TGF-β por la unión del ligando, las proteínas SARA (Smad/receptor anchor protein) ponen en contacto a las R-Smad (Receptor-activated Smad) con el receptor tipo I. El receptor tipo I fosforila a las R-Smad, las libera de la proteína SARA y permite su unión a la co-Smad (common- mediator Smad) produciéndose la traslocación del complejo al núcleo (Wrana y Attisano, 2000; Xu y cols., 2000) donde es capaz de modular la expresión de determinados genes de dos formas, bien mediante unión directa de las proteínas Smad al ADN (Chen y cols., 1996; Zhang y cols., 1998) o mediante la unión a co-activadores (Massague y Wotton, 2000) y co-represores (Wotton y cols., 1999) que regulan a su vez la transcripción de otros genes (figura 6).
Además de las R-Smad y de las co-Smad existen un grupo de Smad que inhiben las res- puestas de TGF-β, denominadas Smad inhibidoras o I-Smad (Imamura y cols., 1997). Las I- Smad pueden competir con las R-Smad por el receptor tipo I activado (Imamura y cols., 1997) o bien competir por las co-Smad evitando la formación del complejo (Hata y cols., 1998). Otra forma de inhibir la señalización del TGF-β es mediante la ubiquitin ligasa Smurf-1 que interac- ciona con las Smad, las inactiva por ubiquitinización y regula así su abundancia en el citoplasma de células que no son estimuladas (Zhu y Burgess, 2001).
Aparte de la señalización a través de las proteínas Smad, el TGF-β puede señalizar por otras vías entre las que se encuentra la ruta de la GTPasa Ras mediante la fosforilación de los
vación rápida de la proteína Ras en células epiteliales de pulmón e intestino (Mulder y Morris, 1992; Yue y Mulder, 2000), y también activa la vía de Erk1/2 en células epiteliales (Hartsough y Mulder, 1997) y en otros tipos celulares (Bellis y cols., 1999; Han y Holtzman, 2000; Hu y cols., 1999; Mucsi y cols., 1996). El TGF-β1 potencia los efectos mitogénicos de Ras (Kretzschmar y cols., 1999; Park y cols., 2000) y Ras puede contrarrestar la señalización por TGF-β, alterando la expresión del receptor tipo II de TGF-β1 (Alcock y cols., 2002). Por otro lado, la activación de la vía de Ras/Erk inducida por TGF-β3 puede inducir una mayor expresión de TGF-β1 (Yue y Mulder, 2000). TGF-β Co fa ct or P P P P P SARA R-Smad P co-Smad R-Smad R-Smad co-Smad R-Smad co-Smad T βRII I-Smad Smurf 1 T βRI GRB2 SOS Ras-GTP MAPK ERK PKB/AKT Ruta de las Smad
Otras rutas
Figura 6. Rutas de señalización por el TGFβ. El receptor tipo II del TGFβ (TβRII)
constitutivamente fosforilado reconoce al TGF-β y recluta y fosforila al receptor tipo I (TβRI). Las Smad receptoras (R-Smad) son fosforiladas por el TβRI, se unen a las Smad cooperadoras (co-Smad) y se traslocan al núcleo donde modifican la expresión de numerosas proteínas. La ruta de las Smad puede inhibirse mediante las Smad inhibidoras (I-Smad) y la ubiquitin ligasa Smurf1. Además, existen otras vías de señalización a través de Ras y sus efectores PI3K /Akt y Erk 1/2. (Adapatado de Massagué, 2000)
4. Efectos del TGF-β1 sobre la MEC
El TGF-β1 induce un aumento en la transcripción, síntesis y secreción de proteínas de MEC incluidas colágeno I, colágeno III, colágeno IV, fibronectina, laminina, y también glico- proteínas como osteopontina, osteonectina, tenascina, biglicano y decorina (Eikmans y cols.,
2003). Por otro lado, el TGF-β disminuye la degradación de la matriz a través de dos mecanis- mos: inhibiendo la MMPs y estimulando la síntesis de TIMPs. El TGF-β también actúa sobre el sistema plasminógeno/plasmina estimulando la expresión de PAI, lo que se traduce en la inhibi- ción del paso de plasminógeno a plasmina (figura 7). Además el TGF-β incrementa la transcrip- ción y la expresión en la membrana de receptores de adhesión celular como las integrinas que regulan el ensamblaje de proteínas de MEC (Border y cols., 1992; Roberts y cols., 1992).
TGF-β1
MMPs ARNm
Proteínas de MEC TIMPs
Síntesis de MEC
Degradación de MEC
Acumulación de MEC
Figura 7. Representación esquemática de los efectos del TGF-β1 sobre la MEC. El TGF-β1
inhibe las metaloproteasas de MEC (MMPs) y activa los inhibidores de metaloproteasas (TIMPs) disminuyendo la degradación de MEC. Además activa expresión de nuevas proteínas de MEC, dando lugar a una acumulación de MEC en los tejidos.
5. Efectos del TGF-β1 sobre la proliferación celular
El TGF-β tiene un efecto dual sobre la proliferación celular. Por un lado, se le atribuye un papel como supresor de tumores, ya que es capaz de inhibir la proliferación en numerosos tipos celulares (Alexandrow y Moses, 1997; Hanahan y Weinberg, 2000; Markowitz y Roberts, 1996). Por otro lado, el TGF-β estimula la proliferación en fibroblastos (Cunliffe y cols., 1996; Kay y cols., 1998; Martinez-Salgado y cols., 2006) y puede inducir una transdiferenciación de células epiteliales de mama y piel en células de tipo fibroblasto con un fenotipo altamente invasivo y