Czynniki wzrostu

Definicja

Czynniki wzrostu są heterogenną grupą białek, które poprzez specyficzne wiązania z receptorami transbłonowymi umożliwiają interakcje pomiędzy komórkami mezenchymalnymi i nabłonkowymi, regulując różne aspekty funkcjonowania komórek, takie jak przeżycie, proliferacja, migracja czy różnicowanie. Czynniki wzrostu są niezbędne w rozwoju tkanek w okresie płodowym oraz w utrzymaniu homeostazy w dorosłym organizmie. Brak czynników wzrostowych nasila apoptozę. Producentami biologicznie aktywnych czynników wzrostu jest wiele rodzajów komórek rezydujących w tkankach, w tym mezenchymalne komórki macierzyste. W zależności od typu oraz lokalizacji komórek, czynniki wzrostu odgrywają rolę w wielu procesach biologicznych, do których zalicza się na przykład wpływ na losy komórki (przeżycie lub śmierć), morfogeneza oraz regeneracja błon śluzowych, wymiana komórek nabłonka, zapewnienie prawidłowych połączeń nerwowych, natomiast w stanach patologicznych sprzyjają tworzeniu się guzów nowotworowych. Czynniki wzrostu grupuje się w rodziny na podstawie wspólnych cech strukturalnych, z których wiele jest wysoce konserwatywne w toku ewolucji; homologi czynników wzrostu fibroblastów (FGF), naskórkowego czynnika wzrostu (EGF) czy transformującego czynnika wzrostu beta (TGF-β) znaleźć można u wielu gatunków, od nicieni i Drosophila po wyższe kręgowce.

Przykładowe czynniki wzrostu

• FGF - Czynniki wzrostu fibroblastów (ang. fibroblast growth factors) to obszerna rodzina polipeptydów sygnałowych pełniących lokalne lub ogólnoustrojowe funkcje kluczowe w rozwoju zarodkowym oraz naprawie uszkodzonych tkanek w dorosłym organizmie. Ich struktura oraz sekwencja aminokwasów jest wysoce konserwatywna wśród kręgowców; można je również znaleźć w wielu, jeśli nie wszystkich rodzajach tkanek. Pobudzają proliferację i hamują apoptozę komórek wywodzących się z mezodermy i neuroektodermy. Białka te pełnią istotną rolę w organogenezie, gojeniu ran oraz w angiogenezie. Oprócz pełnienia funkcji w proliferacji, migracji oraz różnicowaniu się komórek, specyficzne FGF odgrywają ważną rolę w szlakach sygnałowych układu nerwowego. Charakterystyczną cechą FGF jest ich wysokie powinowactwo do heparyny; wymagają one siarczanu heparanu, by związać się z jednym z czterech rodzajów receptorów powierzchniowych. FGF często generują powstawanie sygnałów poprzez barierę nabłonkowo-mezenchymalną pobudzając proliferację i różnicowanie się komórek. Nieprawidłowa ekspresja FGF jest czynnikiem prowadzącym do patogenezy związanej z rozwojem nowotworów .
• EGF - Naskórkowy czynnik wzrostu (ang. epidermal growth factor) to białko sygnałowe obecne w płynach ustrojowych, np. mleku, ślinie, moczu, osoczu krwi, czy płynie owodniowym. EGF wiąże się z receptorami EGFR (ang. epidermal growth factor receptor), powodując ich dimeryzację i aktywację kinazy tyrozynowej. Uruchomione w ten sposób kaskady sygnałowe wpływają na przebieg wielu procesów biologicznych, takich jak transport jonów, proliferacja i różnicowanie komórek, apoptoza, rozwój zarodkowy, rozwój narządów czy regeneracja tkanek. Nadmierna aktywność EGF i EGRF powiązana jest z rozwojem guzów nowotworowych oraz przerzutami nowotworów, w szczególności glejaków wielopostaciowych, nowotworów płuc, piersi, jelita grubego, jajnika, prostaty i trzustki .
• TGF- β - Transformujący czynnik wzrostu beta (ang. transforming growth factor-β) to białko sygnałowe odgrywające rolę w proliferacji i różnicowaniu komórek, morfogenezie, oraz homeostazie i regeneracji tkanek (w tym gojeniu ran). Znane są trzy izoformy TGF-β (TGF-β1,TGF-β2,TGF-β3), oraz trzy typy jego receptorów błonowych (TGF-β RI, TGF-β RII, TGF-β RIII). Transkrypcyjna odpowiedź komórki na TGF-β jest uzależniona od kompozycji szlaku sygnałowego (poszczególnych ligandów, receptorów oraz regulatorów), interakcji TGF-β z białkami SMAD oraz epigenetycznych modyfikacji docelowego fragmentu DNA. Większość białek z rodziny TGF-β działa parakrynnie – na komórki w pobliżu źródła ich wydzielania .