SMAD4
“High-level inducible Smad4-reexpression in the cervical cancer cell line C4-II is associated with a gene expression profile that predicts a preferential role of Smad4 in extracellular matrix composition”. BMC Cancer 7: 209. (2008). doi:10.1186/1471-2407-7-209. PMC 2186346. PMID 17997817. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2186346/.
“Mutant p53 attenuates the SMAD-dependent transforming growth factor beta1 (TGF-beta1) signaling pathway by repressing the expression of TGF-beta receptor type II”. Molecular and Cellular Biology 27 (23): 8228–42. (Dec 2007). doi:10.1128/MCB.00374-07. PMC 2169171. PMID 17875924. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2169171/.
“High proportion of large genomic deletions and a genotype phenotype update in 80 unrelated families with juvenile polyposis syndrome”.
まず、このリン酸化はSMAD4のリンカー領域に位置する成長因子調節転写活性化ドメインであるSAD(Smad activation domain)を活性化し、SMAD4の転写活性を最大化する。また、MAPKによるSMAD4のリン酸化はGSK3によるリン酸化のためのプライミングとなり、これによって転写阻害が引き起こされるとともに、ユビキチンE3リガーゼであるβ-TrCPのドッキング部位となるホスホデグロン(phosphodegron)が作り出される。β-TrCPはSMAD4をポリユビキチン化し、プロテアソームによる分解の標的とする。GSK3によるSMAD4のリン酸化は、膵臓がんや結腸がんのプログレッション時のタンパク質安定性を調節していることが提唱されている。
核内では、SMADのヘテロ複合体はプロモーターに結合し、転写アクチベーターと相互作用する。SMAD3/SMAD4複合体はSMAD結合エレメント(Smad-binding DNA element、SBE)に直接結合することができる。こうした結合は弱く、遺伝子発現の調節にはAP-1ファミリーのメンバーやTFE3(英語版)、FOXG1(英語版)など他の転写因子を必要とする。
“TGF-beta signaling by Smad proteins”. Cytokine & Growth Factor Reviews 11 (1–2): 15–22. (2000). doi:10.1016/S1359-6101(99)00025-8. PMID 10708949.
“The Smad pathway”. Cytokine & Growth Factor Reviews 11 (1–2): 5–13. (2000). doi:10.1016/S1359-6101(99)00024-6. PMID 10708948.
“Remarkable versatility of Smad proteins in the nucleus of transforming growth factor-beta activated cells”. Cytokine & Growth Factor Reviews 10 (3–4): 187–99. (2000). doi:10.1016/S1359-6101(99)00012-X. PMID 10647776.
“TGF-beta signal transduction”. Annual Review of Biochemistry 67: 753–91. (1998). doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.753. PMID 9759503.
最初に解かれたDNA結合型SMAD4の構造は、回文配列であるGTCTAGACモチーフとの複合体である。SMAD4のMH1ドメインが数種類のの5GCモチーフに結合した構造も決定されている。全ての複合体において、DNAとの相互作用にはMH1ドメインに存在する保存されたβヘアピンが関与している。ヘアピン構造の一部は溶液中では柔軟であり、そのコンフォメーションの高度な柔軟性によってさまざまな5塩基対配列の認識が可能となっている。GC部位との効率的な相互作用はGヌクレオチドが主溝の深部に位置している場合にのみ行われ、Arg81のグアニジニウム基との水素結合が確立される。この相互作用は、SMADのDNA結合ヘアピンとDNAの主溝との相補的な表面接触を促進する。他の直接的相互作用にはLys88とGln83が関与している。センモウヒラムシTrichoplax adhaerensのSMAD4のMH1ドメインがGGCGCモチーフに結合した複合体のX線結晶構造は、後生動物を通じてこの相互作用が高度に保存されていることを示している。