Transcription
BAB IRESEPTOR TIROSIN KINASEDAN TRANSFORMING GROWTH FACTOR βTransforming Growth Factor β (TGF-β).Transforming growth factor beta (TGF-β) adalah proteinyang disekresikan untuk meregulasi proliferasi, diferensiasi dankematian dari berbagai jenis sel. Semua jenis sel kekebalan, termasuksel B, sel T dan sel dendritik serta makrofag, mensekresi TGF-β, yangmengatur proliferasi, diferensiasi dan aktivasi oleh sitokin lain. TGF-βadalah imunosuppressor utama yang berhubungan dengan autoimun,peradangan dan kanker. TGF-β merupakan protein sekresi yangterdiri dari tiga isoform yakni TGF-β1, TGF-β2 dan TGF-β3. TGFβ1, merupakan anggota utama dari golongan sinyal ini yang telahbanyak diketahui perannya. TGF-β merupakan superfamili proteinyang dikenal sebagai faktor pengatur transformasi beta superfamili,yang meliputi inhibins, aktivin, anti-mullerian hormon, tulangmorphogenetic protein, dan decapentaplegik. Kelompok pertama darisuperfamili TGF-β diidentifikasi berdasarkan kemampuan untukmengekspresikan fenotif dan mengubah ekspresi sel-sel dalam kultur.Namun faktor-faktor pertumbuhan yang disekresi ini sekarangdiketahui memiliki spektrum efek yang luar biasa pada pertumbuhandan perkembangan sel normal. Faktor pertumbuhan ini jugamerangsang produksi sel-molekul adhesi, faktor pertumbuhanlainnya, dan molekul matriks ekstraselular.Struktur peptida dari tiga anggota keluarga TGF-β sangatmirip. Ketiga-tiganya disandikan sebagai prekursor protein. TGF-β1mengandung 390 asam amino, sedangkan TGF-β2 dan TGF-β3masing-masing mengandung 412 asam amino. Semua TGF-βmemiliki terminal N-peptida yang terdiri dari 20-30 asam amino.
Asam-asam amino terminal berguna untuk mengatur sekresi sel padasel target. TGF-β juga memiliki terminal C yang terdiri dari 112-114asam amino yang berperan sebagai signal pembentukan TGF-β itusendiri. TGF-β yang matang membentuk protein dimer untukmenghasilkan molekul 25 kDa aktif dengan struktur yang mempunyaibanyak motif. TGF-β mempunyai sembilan residu sistein. Delapanresidu sistein membentuk ikatan disulfida dalam molekul untukmembentuk karakteristik struktur simpul sistein dari TGF-βsuperfamili. Sistein kesembilan dimanfaatkan untuk membentuksebuah ikatan dengan model dimer. Banyak residu pada TGF-β yangberfungsi untuk membentuk struktur sekunder melalui interaksihidrofobik. Daerah sistein pada posisi antara kelima dan keenammerupakan daerah yang paling berbeda dari molekul TGF-β yangditampilkan pada permukaan molekul dan terlibat dalam pengikatanreseptor.Anggota superfamili TGFβ berasal dari prekursor proteinaktif disekresi melalui proses proteolitik. Prekursor mengandung Nterminal peptida, sebuah pusat prodomain yang mengandung 50-375asam amino, dan C-terminal matang domain, yang membentuk faktorpertumbuhan aktif. Bentuk monomer faktor pertumbuhan inimengandung 110-140 asam amino dan memiliki struktur kompakdengan empat antiparalel helai dan tiga β disulfida intramolekul yangmembentuk struktur yang terikat kuat yang disebut simpul sistin.Simpul domain sistein relatif tahan terhadap denaturasi, sehinggamemungkinkan perannya sebagai molekul ekstraselular. Sebagianbesar di antara berbagai variasi urutan protein TGFβ diamati didaerah N-terminal, loop bergabung dengan β untai, dan α heliks.Tambahan N-terminal sistein pada masing-masing monomer TGFβmenyebabkan terjadinya homodimers dan heterodimers fungsional.Kombinasi heterodimer yang berbeda dapat meningkatkankeragaman fungsional protein ini di luar yang dihasilkan olehperbedaan dalam urutan utama dari monomer. Urutan utamamonomer TGF-β kurang dari 10 persen homologi dengan faktorpertumbuhan saraf dan trombosit yang diturunkan dari faktorpertumbuhan. Meskipun demikian, kesamaan yang luar biasa dalamtiga-dimensi struktur dari monomer dari faktor-faktor pertumbuhan
protein ini menunjukkan asal-usul nenek moyang yang sama denganbanyak sekuens selama evolusi. Namun, organisasi dari subunitdalam protein dimer bervariasi di antara ketiga faktor pertumbuhan.Ikatan silang iodinated mplekul TGF-β terdapat padapermukaan sel dan telah diketahui tiga polipeptida dengan beratmolekul jelas 55, 85, dan 280 kDa disebut sebagai reseptor TGF-β I,II, dan III. Reseptor TGF-β tipe I dan tipe II keduanya merupakanprotein transmembran serin atau treonin kinase. Pengikatan TGFβmenginduksi pembentukan reseptor multimerik yang sebagian besarberupa heterotetramers, terdiri dari reseptor tipe I dan tipe II. Jenisreseptor reseptor III TGF-β berupa molekul permukaan sel, yaitu βproteoglycan disebut glikan, yang muncul untuk mengaturaksesibilitas TGF-β untuk sinyal-transduksi reseptor TGF-β dari tipeI dan tipe II heterotetramer. Fenomena ini mirip dengan pengikatanfaktor pertumbuhan fibroblast (FGF) oleh proteoglikan danpresentasi FGF terikat pada reseptor.Pembentukan TGF- β.Sejumlah molekul pembawa sinyal ekstraseluler yang berperandalam meregulasi perkembangan, baik pada vertebrata maupuninvertebrata, merupakan superfamili transforming growth factor β (TGFβ).TGFβ manusia tersusun atas tiga isoform protein, yaitu TGFβ-1,TGFβ-2, dan TGFβ-3. Masing-masing isoform TGFβ disintesissebagai bagian prekursor yang mengandung pro-domain. Domaintersebut dipotong, tetapi masih berasosiasi secara nonkovalen dengandomain mature setelah protein disekresikan. Kebanyakan TGFβ yangdisekresikan disimpan dalam matriks ekstraseluler sebagai laten, yaitukompleks inaktif yang mengandung prekursor TGFβ dan berikatankovalen dengan TGFβ-binding protein yang disebut Latent- TGFβBinding Protein (LTBP). Pengikatan LTBP oleh protein matriksthrombospondin atau cell-surface integrin memicu perubahankonformasi LTBP yang menyebabkan pelepasan TGFβ dimer yangaktif. Alternatif lainnya adalah pemutusan ikatan protein denganmatriks metaloprotease yang juga menghasilkan aktivasi TGFβ.Proses pembentukan TGFβ ditunjukkan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Proses pembentukan TGFβAktivasi TGF-β oleh Faktor Transkripsi Smads.Ada tiga jenis protein Smad yakni reseptor Smads (R-Smads),co-Smads, dan penghambatan atau antagonis Smads. Residu dekatterminal C-R-Smads terfosforilasi dan mengaktifkan reseptor tipe ITGFβ. R-Smads terfosforilasi dan membentuk dimer dengan Smads.Heterodimers melakukan translocate menuju nukleus dan bekerjasama dengan faktor-faktor transkripsi lain untuk mengaktifkan gengen transkripsi pada sel target tertentu. R-Smads dapat dibagi menjadidua bagian yakni MH1 dan MH2 yang dipisahkan oleh daerah linkeryang fleksibel. Dalam keadaan tidak aktif, N-terminal domainmenekan aktivitas transkripsi C-terminal domain MH1 dan MH2.Ketika Smads telah aktif, bagian terfosforilasi dari domain MH1mengikat DNA, dan domain MH2 mengatur interaksi dengan Smads,untuk mendorong interaksi dengan protein pengikat DNA sehinggadapat menyediakan fungsi aktivasi transkripsional. Faktorpertumbuhan reseptor spesifik superfamili TGF-β menimbulkanrespons sellular yang berbeda. Kekhususan ini ditunjukkan oleh
reseptor yang terkait. Ini merupakan fenomena umum pada sistemsinyal intersellular. Jalur signaling TGF-β memberikan satu contohstrategi yang sangat baik untuk mencapai respon yang spesifik.Sebagai contoh, pengikatan TGF-β ke reseptornya menyebabkanfosforilasi Smad2, dimerization dengan Smad4, translokasi dariSmad2 atau Smad4 ke nukleus, dan mengaktivasi transkripsi gen-gentarget tertentu. Di sisi lain, pengikatan BMP2, anggota lain dari TGFβ superfamili, pada reseptor yang dapat memfosforilasi Smad1menyebabkan dimerisasi dengan Smad4. Pada kasus ini aktivasi dantanggapan transkripsional tertentu dapat berbeda dari yangdisebabkan oleh Smad2 dan Smad4.Tanggapan spesifik dari reseptor TGF-β dan BMP2ditentukan oleh tiga asam amino dalam tipe I subunit reseptor dansaling melengkapi dalam R-residu Smads. Spesifitas masing-masingreseptor dapat diubah hanya dengan penggantian asam amino padaposisi ketiga. Demikian juga, pertukaran sekuens yang komplementerantara Smad1 dapat membalikkan spesifitas aktivasi Smad2, sehinggasekarang Smad1 diaktifkan oleh reseptor TGF-β dan diaktifkanSmad2 oleh reseptor BMP2. Meskipun komplementer ini sesuaiurutan reseptor spesifik dengan R-Smads tertentu, wilayah lain dalamC-terminal domain R-Smads sangat penting untuk menentukanspesifikasi target-gen induksi, kemungkinan melalui interaksi denganfaktor-faktor transkripsi spesifik.Gambar 2. Alur signal TGF-beta
Fosforilasi dapat terjadi pada dua terminal-C residu serinepada motif SXS domain aktif MH2 pada reseptor Smad. Ligan akanmengikat, Smad 2 atau 3 yang difosforilasi oleh bentuk aktif reseptortipe I dan juga berasosiasi dengan Smad4 untuk membentuk komplekhetero-oligodimer yang akan bertranslokasi menuju nukleus. Setelahmelakukan translokasi komplek akan berikatan dengan skuen SNAspesifik pada daerah promoter gen yang meregulasi transkripsinya.Respon transkripsi dari TGF-beta tergantung dari aktivitas Smad.Jalur signaling dari Smad akan dihambat dengan regulasi olehinhibitor Smad6 dan Smad7. Inhibitor Smad7 akan bekerja untukmenghambat sinyal yang dimediasi oleh Smads dengan membentukikatan stabil dengan receptor tipe 1 dan mencegah terjadinyafosforilasi reseptor Smads serta meregulasi feedback negative. Selain itutranskripsi juga diaktivasi oleh signal TGF-beta, dan Smad7 yangmenginduksi terbentuknya ubiquitine dan mendegradasi reseptormelalui protein Smurf 1 atau 2. Smad 6 bersaing dengan Smad1 untukberikatan dengan Smad4.Meskipun TGF-β penting dalam mengatur kegiatan seluler,hanya beberapa TGF-β yang mengaktifkan jalur yang saat ini dikenal,sedangkan mekanisme lengkap di belakang jalur aktivasi belum dapatdipahami dengan baik. Beberapa dikenal sebagai jalur pengaktifan selatau jaringan yang spesifik, sementara beberapa yang lain terlihatdalam beberapa jenis sel dan jaringan. Protease, integrins, pH, danoksigen spesies reaktif, adalah faktor-faktor yang dapat mengaktifkanTGF-β. Telah diketahui bahwa gangguan faktor pengaktifan ini dapatmengakibatkan TGF-β tidak teratur tingkat sinyalnya danmenyebabkan beberapa komplikasi termasuk peradangan, gangguanautoimun, fibrosis, kanker dan katarak. Dalam kebanyakan kasus,TGF-β diaktifkan oleh ligan dan memulai serangkaian signal TGF-βsepanjang reseptor TGF-β I dan II, hal ini karena afinitas tinggiantara TGF-β dan reseptor, yang menunjukkan mengapa sinyalTGF–β merekrut sistem latensi dengan cara memberi isyarat. SemuaTGF-β disintesis sebagai prekursor molekul yang terdiri ataspropeptide selain TGF-β homodimer. Setelah disintesis, TGF-β yanghomodimer berinteraksi dengan Associated Latency Peptida (LAP)protein yang berasal dari daerah N-terminal dari produk gen TGFbeta dan membentuk kompleksitas yang disebut Laten SmallComplex (SLC). Kompleks ini tetap berada dalam sel sampai terikatdengan protein lain yang disebut Laten TGF-β-Binding Protein
(LTBP), membentuk kompleks yang lebih besar yang disebut LatenLarge Complex (LLC). Dalam hal ini LLC yang didapatkandisekresikan ke ECM.Pada sebagian besar kasus, sebelum LLC dikeluarkan, TGF-βterlebih dahulu dipotong dari propeptide tetapi tetap terikat denganikatan non-kovalen. Setelah sekresi, ia tetap berada dalam matriksekstraselular kompleks dalam bentuk tidak aktif baik LTBP dan LAPyang perlu diproses lebih lanjut dalam rangka untuk membebaskanTGF-β aktif. Perubahan TGF-β ke LTBP dengan cara mengadakanikatan disulfida yang memungkinkan untuk tetap aktif dengan caramencegah ikatan ke reseptor. Karena mekanisme selular yang berbedamembutuhkan tingkat yang berbeda dari sinyal TGF-β kompleksyang tidak aktif. Sitokin ini memberikan kesempatan untuk mediasiyang tepat bagi sinyal TGF-β. Ada empat isoform LAP yang dikenal,LAP-1, LAP-2, LAP-3 dan LAP-4. Mutasi merupakan perubahanLAP atau hasil LTBP:TGF-β dari signaling yang tidak tepat. Tikusyang kekurangan LAP-3 atau LAP-4 menunjukkan fenotipekonsisten. Selanjutnya, LAP spesifik isoform memiliki kecenderunganuntuk berikatan dengan TGF-β yang berupa isoform spesifik. Sebagaicontoh, LAP-4 mengikat TGF-β1, dengan demikian, mutasi yangterjadi pada LAP-4 dapat mengakibatkan komplikasi TGF-β yangterkait pada jaringan yang melibatkan sebagian besar TGF-β1. TGF-βdapat di aktivasi oleh protease dan metalloprotease. Plasmin dansejumlah matriks metalloproteinases (MMP) memainkan peran kuncidalam mempromosikan invasi tumor dan jaringan renovasi olehproteolisis mengarah pada beberapa komponen ECM. Pada prosesaktivasi TGF-β melibatkan pelepasan LLC dari matriks, diikuti olehproteolisis, lebih lanjut LAP akan melepaskan TGF-β ke reseptor.MMP-9 dan MMP-2 yang dikenal laten TGF-β. LAP kompleksmengandung protease engsel sensitif yakni daerah yang menjadisasaran potensial untuk pembebasan TGF-β. Terlepas dari kenyataanbahwa MMPs telah terbukti memainkan peran penting dalammengaktifkan TGF-β, tikus dengan mutasi pada MMP-9 dan MMP-2masih dapat mengaktifkan gen TGF-β dan tidak menunjukkankekurangan TGF-β. Fenotipe ini mencerminkan redundansi antaramengaktifkan enzim dan menunjukkan bahwa protease lain yangtidak dikenal mungkin terlibat. Kondisi asam dapat mengubah sifatLAP. Perawatan medium ekstrem dengan pH (1,5 atau 12)
mengakibatkan aktivasi signifikan TGF beta seperti yang ditunjukkanoleh pengujian reseptor, sedangkan perlakuan asam ringan (pH 4,5)hanya menghasilkan 20-30% dari kompetisi yang dicapai dengan pH1,5. Struktur LAP penting untuk mempertahankan fungsinya.Struktur modifikasi dari LAP dapat mengarah pada gangguaninteraksi antara LAP dan TGF-β. Faktor-faktor yang dapatmenyebabkan perubahan tersebut mungkin termasuk hidroksil radikaldari reaktif oksigen spesies (ROS). TGF-β dengan cepat teraktivasisetelah perlakuan radiasi in vivo. Thrombospondin-1 (TSP-1) adalahglikoprotein yang ditemukan pada plasma pasien. Dalam kondisisehat TSP-1 dalam kisaran 50-250 ng/ml, dan tingkat TSP-1diketahui mengalami peningkatan respon terhadap cedera dan selamaperkembangan. TSP-1 mengaktifkan TGF-β dengan membentukinteraksi langsung dengan TGF-β kompleks dan menginduksipenataan ulang konformasional dengan mencegah pengikatan TGF-β.Pengetahuan pada kontek aktivasi TGF-β, muncul dari studi-studiyang meneliti mutasi (KO) integrin β6, integrin αV, dan integrin β8LAP. Mutasi ini menghasilkan fenotipe yang sama dengan fenotipeyang terlihat pada TGF-β1 knockout tikus. Saat ini terdapat duamodel yang diusulkan tentang bagaimana αV mengandung integrinslaten dapat mengaktifkan TGF-β1. Model yang diajukan pertamaadalah dengan mendorong perubahan konformasi ke TGF-β1 latenkompleks dan dengan demikian melepaskan TGF-β1 aktif dan modelkedua adalah dengan protease yang tergantung pada mekanismenya.Mekanisme perubahan konformasi jalur (tanpa proteolisis) αVβ6integrin adalah pertama integrin diidentifikasi sebagai penggerakTGF-β1. Laps mengandung motif RGD yang diketahui mengandungintegrins, dan dapat mengaktifkan αVβ6 integrin TGF-β1 dengan caramengikat motif dimana RGD hadir pada LAP-LAP-β1 dan β 3.Setelah mengikat itulah ditengarahi menginduksi kekuatan sel adhesiyang diterjemahkan ke dalam sinyal-sinyal biokimia yang dapatmengakibatkan pembebasan dan aktivasi TGF-β dari kompleks laten.Jalur ini telah dibuktikan untuk aktivasi TGF-β pada sel-sel epitel dantidak mengaitkan MMPs. Karena MMP-2 dan MMP-9 dapatmengaktifkan TGF-β melalui degradasi proteolitik, TGF-β latenkompleks, akan mengaktifkan αV yang mengandung TGF-β1 denganmenciptakan hubungan yang erat antara TGF-β laten kompleks danMMPs. Integrins αVβ6 dan αVβ3 diharapkan mengikat secarasimultan TGF-β1 laten kompleks dan proteinases yang secara
simultan menginduksi perubahan konformasi LAP dan protease.Terlepas dari terlibat maupun tidaknya MMPs, mekanisme ini masihmemerlukan asosiasi intergrins dan membuat jalur non proteolitik.Peran TGF-β PadaTumor.Tumor secara aktif merupakan imunosupresif, dan fakta inididukung oleh data adanya ekstensif efek pada sel-sel imunditemukan baik di lingkungan mikro tumor dan di bagian tepi. Adabanyak mekanisme yang menyebabkan terjadinya imunosupresi padatumor, termasuk ekspresi ligan FAS (FasL) dan sekresi berbagaifaktor penekan. Banyak transforming growth factor yang terbentukantara lain TGF-β1 dan -2 (TGF-β2), dan banyak data mendukungkesimpulan bahwa faktor-faktor imunosupresif ini berhubungandengan berbagai respon sistem imun. Pada kenyataannya, efek TGF-βpada respon imun pleiotropic dapat terjadi dalam berbagai cara.Misalnya, ada bukti bahwa menghambat TGF-βs pada T-sel dan NKcell mempengaruhi respon sitokin, termasuk tanggapan proliferatifdan produksi sitokin. Dilain pihak ada bukti bahwa TGF-β berfungsisebagai chemoattractant untuk IL -2 mengaktifkan sel-sel NK, yangtampaknya berfungsi mendorong potensi antitumor. Efek TGFssaling bertentangan juga telah diamati dalam percobaan lain. Olehkarena itu, yang terbaik adalah untuk mempertimbangkan efek TGFβ dalam konteks sistem model tertentu. Sebagai contoh bahwa secaraumum IL-4 mendukung pengembangan TH2 pada sistem kekebalan,namun dengan kehadiran TGF-β, respon imun didorong untukmenghasilkan tipe respon TH1. Data ini dengan jelas mendukunggagasan bahwa yang terbaik adalah untuk mempertimbangkan efekTGF-β pada respon imun terhadap tumor dalam konteks lingkunganmakro dan mikro. Laporan terbaru dengan menggunakan berbagaimodel tumor telah menunjukkan bahwa penghapusan TGF-β ataupenghambatan fungsinya mempunyai pengaruh signifikansi untuktumorigenicity dan imunogenisitas glioma. Gangguan sintesis ataufungsi TGF-β yang dihasilkan oleh glioma termasuk iradiasi danpenggunaan protease inhibitor akan menghambat pemrosesanterbentuknya TGF-β. Dalam kasus iradiasi diketahui bahwa produksiTGF-β tidak mengalami penurunan pada basis per sel bahkan terjadipeningkatan. Hal ini menunjukkan bahwa iradiasi dalam waktupendek dapat diterapkan pada terapi glioma dan tidak akan
menyebabkan hilangnya efek TGF-β pada individu yang menerimaperlakuan itu.Sebuah pendekatan yang melibatkan transfeksi gen dengandecorin kecil, yang mana leusin proteoglycan mengikat danmenonaktifkan TGF-β akan mengganggu homeostasis. Dalampenelitian ini, dipastikan bahwa transfeksi decorin mengakibatkanpenghapusan kegiatan TFG-β in vitro dan yang lebih penting, sel-selyang mengekspresikan decorin pada level yang tinggi tidak memilikisifat sebagai sel tumor pada sistem in vivo. Namun, ada beberapakontroversi mengenai apakah efek terapeutik dimediasi dengandecorin menghilangkan efek TGF-β. Untuk menjawab hal tersebutdiperlukan eksperimen lebih lanjut. Potensi penggunaan decorindalam terapi gen mempunyai kemungkinan berpengaruh padainteraksi TGF-β yang terlibat dalam hilangnya tumorgenisitas.Fungsi TGF-β Pada Apoptosis.Sel bisa mati dalam dua cara. Pertama, melalui kematian selterprogram (apoptosis dan autophagy), yang merupakan prosesfisiologi normal dan melalui nekrosis, yang merupakan kematian daripenyebab lain, seperti kekurangan oksigen atau racun. TGF-βmenginduksi apoptosis dalam berbagai jenis sel. TGF-β dapatmenginduksi apoptosis dalam dua cara yaitu melalui SMAD pathwaydan DAXX pathway. SMAD pathway adalah jalur sinyal kanonikdimana sinyal TGF-β dimer mengikat ke reseptor tipe II yangmerekrut tipe I phosphorylates sebuah reseptor. Jenis reseptor inikemudian merekrut dan reseptor phosphorylates diatur oleh SMAD(R-SMAD). SMAD3, R-SMAD, yang terlibat dalam menginduksiapoptosis. R-SMAD kemudian mengikat ke SMAD umum(coSMAD) SMAD4 dan membentuk sebuah heterodimerickompleks. Kompleks ini kemudian memasuki inti sel di mana iabertindak sebagai faktor transkripsi untuk berbagai gen, termasukuntuk mengaktifkan mitogen-activated protein kinase 8 jalur, yangmemicu apoptosis.TGF-β mungkin juga memicu apoptosis melalui kematian,terkait protein 6 (DAXX adaptor protein). DAXX telah ditunjukkanuntuk mengasosiasikan ikatan dengan tipe II reseptor TGF-β kinase.Siklus sel TGF-β memainkan peran penting dalam regulasi siklus sel.TGF-β menyebabkan sintesis protein p15 dan p21, yang menghalangi
siklin: CDK kompleks bertanggung jawab atas Retinoblastomaprotein (Rb) fosforilasi. Jadi TGF-β blok melalui fase siklus G1.TGF-β menekan ekspresi gen c-myc yang terlibat dalam siklus sel G1.Sistem kekebalan TGF-β diyakini penting dalam regulasi, sistemkekebalan Regulatory T CD25 sel. TGF-β muncul untukmemblokir aktivasi limfosit dan monosit yang diturunkan phagocytes.Peran ganda TGF-β1 dalam apoptosis.Pemaparan sel untuk TGF-beta1 dapat memicu berbagairespon selular termasuk penghambatan pertumbuhan sel, migrasi,diferensiasi dan apoptosis. TGF-beta1-diatur adalah jenis selapoptosis dan tergantung pada konteks, memang TGF-beta1memberikan sinyal baik untuk kelangsungan hidup sel atau apoptosis.Mekanisme molekuler yang mendasari peran TGF-beta1 dalamapoptosis tetap tidak jelas. Protein yang terutama menengahi sinyalintraselular dari TGF-beta1 adalah anggota keluarga Smad. Namundemikian, TGF-beta1 signaling juga dapat bekerja sama dengankematian reseptor apoptotic jalur (FAS, TNF), dengan modulatorapoptosis intraselular JNK dan P38 MAP kinase, Akt, NF-kappaB,dan dengan jalur apoptotic mitokondria dimediasi oleh anggotaanggota Bcl-2 keluarga. Selain itu, keterlibatan TGF-beta1 dalamproduksi stres oksidatif dan mencegah proses peradangan yangdiperlukan untuk pembersihan tubuh apoptotic bukti lebih lanjutintegrasinya ke jalur apoptotic. Interaksi dan keseimbangan antararangsangan yang berbeda memberikan dasar bagi pro-atau anti-outputapoptotic TGF-beta1 pensinyalan dalam suatu sel.Peran TGF-β pada Jantung.Sebuah studi di Saint Louis University School of Medicinetelah menemukan bahwa kolesterol menekan responsivitas sel-selkardiovaskular terhadap TGF-β dan menyebabkan terjadinyaaterosklerosis. Saat itu juga ditemukan bahwa statin, obat penurunkadar kolesterol meningkatkan responsivitas sel-sel kardiovaskularterhadap protektif TGF-β, sehingga membantu mencegahperkembangan aterosklerosis dan penyakit jantung.
Peran TGF-β pada Sindrom Marfan.TGF-β signaling juga mungkin memainkan peran utamadalam patogenesis sindrom Marfan, penyakit yang ditandai dengantidak proporsional tinggi, arachnodactily, ectopia lentis dankomplikasi hati seperti prolaps katup mitral dan pembesaran aortameningkatkan dan ada kemungkinan terjadinya diseksi aorta.Sementara cacat mendasar dalam sindrom Marfan ialah rusaknyasintesis glikoprotein fibrillin, biasanya merupakan komponen pentingdari serat elastis, fenotipe sindrom Marfan dapat dihilangkan denganpenambahan dari TGF-β antagonis dalam tikus yang terkena dampak.Hal ini menunjukkan bahwa untuk sementara gejala sindrom Marfanmungkin tampak konsisten dengan gangguan jaringan ikat,mekanisme lebih mungkin berkaitan dengan pengurangan karantinadari TGF-β oleh fibrillin. Prekursor TGFβ4 ditemukan denganpeningkatan susunan gen selama fase pra-menstruasi dalamendometrail stroma (Kothapalli et al. 1997) dan disebut EBAF(endometrium pendarahan faktor terkait). Kemudian secara terpisahditemukan embrio vertebrata asimetri kiri kanan dan diberi namalefty2 (juga disebut Lefty A).Bentuk monomer TGFβ mengandung 110-140 residu asamamino dan memiliki struktur dengan empat β-strand antiparalel dantiga ikatan disulfida. Bentuk struktur ini disebut cystine knot, yangcukup resisten mengalami denaturasi. Penambahan sistein Nterminus pada masing-masing monomer menghubungkan monomerTGFβ menjadi homodimer ataupun heterodimer yang fungsional(Lodish et al, 2005). TGFβ memiliki tiga tipe reseptor yang berbeda,yaitu RI (55 kDa), RII (85 kDa), dan RIII (280 kDa). Reseptor TGFβyang paling melimpah adalah RIII, yang merupakan proteoglycanpermukaan sel (β-glycan). β-glycan tersebut mampu mengikat danmenghimpun TGFβ yang berada di dekat permukaan sel. Reseptortipe I (RI) dan RII merupakan protein transmembran dimer denganserin/ treonin kinase sebagai domain sitosolik. RII adalah aktif kinaseyang memfosforilasi dirinya sendiri jika tidak ada TGFβ. PengikatanTGFβ menginduksi pembentukan kompleks yang mengandung RIdan RII. Subunit RII kemudian memfosforilasi residu serin dantreonin pada subunit RI, sehingga mengaktifkan aktivitas kinase RI(Lodish et al, 2005).
Aktivasi Reseptor TGFβ-I.Faktor transkripsi downstream dari TGF-β disebut denganSmad. Tiga jenis protein Smad yang berperan dalam jalur TGF-βsignaling adalah receptor-regulated Smads (R-Smads), co-Smads, daninhibitory atau antagonistic Smads (I-Smads). Jalur aktivasi Smadditunjukkan pada Gambar 2. R-Smad mengandung dua domain, yaituMH1 dan MH2, yang dipisahkan oleh flexible linker region. N-terminusdari domain MH1 mengandung bagian yang mengikat DNA spesifik(specific DNA-binding segment) dan sebuah sekuens yang disebutnuclearlocalization signal (NLS) yang dibutuhkan untuk transpotprotein menuju nukleus. Ketika R-Smad dalam keadaan inaktif (tidakterfosforilasi), NLS dalam keadaan menutup (masked), dan domainMH1 dan MH2 berasosiasi sehingga tidak dapat berikatan denganDNA atau co-Smad. Fosforilasi pada tiga residu serine di dekat Cterminus dari R-Smad (Smad2 atau Smad3) oleh reseptor TGFβ tipe Iyang teraktivasi akan memisahkan dua domain tersebut danmemberikan ikatan antara importinβ dengan NLS. Selanjutnyasebuah kompleks yang mengandung dua molekul Smad3 (atauSmad2) dan satu molekul co-Smad terbentuk dalam sitosol.Kompleks ini distabilkan oleh ikatan dua serine yang terfosforilasipada masing-masing Smad3 dengan phosphoserine-binding site padadomain Smad3 dan MH2 Smad4. Pengikatan importinβ kemudianmemediasi translokasi kompleks heterodimer R-Smad/co-Smad kedalam nukleus. Importinβ kemudian terdisosiasi di dalam nukleus,dan kompleks Smad2/Smad4 atau Smad3/Smad4 bersama-samadengan faktor transkripsi mengaktifkan transkripsi pada gn targetyang spesifik. Di dalam nukleus, R-Smad kemudian mengalamidefosforilasi menghasilkan disosiasi kompleks R-Smad/co-Smad dankedua Smad keluar dari nukleus. Karena shuttling nucleocytoplasmic dariSmad, konsentrasi Smad aktif di dalam nukleus menggambarkantingginya reseptor TGFβ yang teraktivasi pada permukaan sel.
Gambar 3. Jalur aktivasi TGFβ-SmadSeluruh sel mamalia mensekresikan sekurang-kurangnya satuisoform TGFβ, dan umumnya memiliki reseptor TGFβ pada
permukaannya. Karena jenis sel yang berbeda mengandung faktortranskripsi yang berbeda, respon seluler yang diinduksi oleh TGFβjuga bervariasi di antara jenis sel. Pada sel epitel dan fibroblasmisalnya, TGFβ tidak hanya menginduksi ekspresi protein matriksekstraseluler (misalnya kolagen), tetapi juga ekspresi protein yangmenghambat serum protease.Hilangnya TG-β signaling berperan atas proliferasi sel.Kebanyakan tumor manusia mengandung mutasi baik padareseptor TGFβ maupun protein Smad, sehingga terjadi resistensiterhadap penghambatan pertumbuhan oleh TGFβ. Kanker pankreaspada manusia, sebagai contoh, mengalami delesi pada gen yangmengkode Smad4 sehingga tidak mampu menginduksi p15 daninhibitor siklus sel yang lain dalam merespon TGFβ. Mutasi genseperti ini disebut DPC (deleted in pancreatic cancer). Retinoblastoma,kanker kolon dan lambung, hepatoma, dan beberapa kelainan padasel T dan sel B juga merupakan tidak ada respon terhadap TGFβ.Kehilangan respon berhubungan dengan hilangnya reseptor TGFβtipe I dan tipe II. Responsivitas terhadap TGFβ dapat dikembalikanmelalui ekspresi rekombinan dari protein yang ‘hilang’ atau abnormal(“missing” protein). Selain kegagalan menginduksi p15, kegagalanmengekspresikan plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) pada selkanker juga dapat diakibatkan adanya mutasi pada protein-proteinyang berperan dalam jalur TGFβ-Smad. PAI-1 mampu mereduksidegradasi matriks yang dikatalisis plasmin, sehingga ketika PAI-1tidak terekspresi maka akan terjadi proliferasi sel. Hilangnya fungsibaik pada reseptor TGFβ maupun Smad akibat mutasi menginduksiproliferasi sel dan kemungkinan adanya invasi dan metastasis seltumor (Gambar 4).
Gambar 4. Efek mutasi pada protein-protein yang berperan dalam jalur TGFβSmad.Gangguan yang berhubungan dengan aktivasi TGF-β signaling.Upregulation dari TGF-β telah didokumentasikan di beberapagangguan peradangan. Sebagian besar studi-studi mengusulkan bahwadengan mengembalikan kontrol normal sinyal TGF-β atau denganmenghambat tanpa merusak efek yang menguntungkan pengobatandapat menyebabkan gangguan peradangan kronis serta gangguansinyal TGF-β lain. RI kompleks adalah residu protein 503 yang terdiridari sistin yang kaya akan ekstraselular N-terminal domain yang
terlibat dalam ligan yang mengikat TGF-beta, satu transmembranheliks dan sitoplasma C-terminal domain yang berpartisipasi dalamsinyal transduksi. The sitoplasma domain RI adalah residu monomer(Huse et. Al, 2001). Seperti yang disebutkan dalam sitoplasma domaincrystalizes sebagai tetramer, in vivo setiap domain berfungsi sebagaisatu unit. The sitoplasma domain memiliki dua wilayah kunci, intikatalitik domain, mirip struktur tergantung cAMP protein kinasePKA, dan daerah GS (heliks-loop-struktur spiral) yang berfungsisebagai pengatur segmen. Ini adalah katalitik domain yang mengikatdan phosphorylates R-Smad protein yang akan pergi ke inti danmengubah transkripsi gen. Meskipun tidak membentuk kontaklangsung dengan RII atau Smad protein, alfa C heliks adalah bagiandari pergeseran konformasi yang penting antara GS loop dan urutanaktivasi yang memungkinkan pengaktifan RI dan selanjutnya Smadfosforilasi protein. R1 yang dikristalkan dapat menghambat FKBP12kompleks. Dalam kristalisasi ini bentukan dimer tetramer dengan tigamolekul dimer lain. Sitoplasma FKBP12 adalah inhibitor fungsiphosphorylative RI, ketika phosphorylates RII GS domain RI tidakterlepas dari FKBP12 RI GS domain. FKBP12 mengikat ke wilayahGS RI melalui alfa heliks 2 dan menstabilkan, mencegah interaksiyang mengikat ATP dan aktivitas kinase RI. Interaksi ini secara efektifpin C alfa heliks dalam posisi yang menciptakan kaku, strukturmenghambat seluruh reseptor kompleks. Leu-195 residu dan Leu-196RI mengikat secara langsung dengan FKBP12; di samping keduaresidu Leu-193 dan Pro-194. Meskipun mereka tidak secara langsungberinteraksi,mereka akan menstabilkan FKBP12, interaksi inidibentuk oleh Leu-195 dan Leu-196. Semua residu ini berada di dekatalfa C heliks dan loop L45 RI, meskipun ad
disekresikan disimpan dalam matriks ekstraseluler sebagai laten, yaitu kompleks inaktif yang mengandung prekursor TGFβ dan berikatan kovalen dengan TGFβ-binding protein yang disebut Latent- TGFβ Binding Protein (LTBP). Pengikatan LTBP oleh protein matriks thrombospondin atau cell-surface integrin memicu perubahan
