Сигналинг TGF-β и BMP в остеобластах, развитии скелета, формировании и гомеостазе костной ткани, а также при заболеваниях

Сигналинг трансформирующего фактора роста β (TGF-β) и костных морфогенетических белков (BMP) играет фундаментальную роль как в эмбриональном развитии скелета, так и в постнатальном гомеостазе костной ткани. TGF-β и BMP, взаимодействуя с тетрамерным рецепторным комплексом, передают сигналы по каноническому Smad-зависимому пути (лиганды TGF-β/BMP, рецепторы и белки Smad) и неканоническому Smad-независимому пути (p38-опосредованный сигнальный путь митоген-активируемой протеинкиназы, p38 MAPK), регулируя дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток в ходе развития скелета, формирования костной ткани и поддержания её гомеостаза. Оба сигнальных пути — Smad и p38 MAPK — сходятся на уровне факторов транскрипции, например Runx2, способствуя дифференцировке мезенхимальных клеток-предшественников в остеобласты и хондроциты. Сигналинг TGF-β и BMP регулируется множеством факторов, включая убиквитин-протеасомную систему, эпигенетические факторы и микроРНК. Нарушение сигналинга TGF-β и BMP приводит к развитию ряда заболеваний костной ткани у человека. Нокаут или мутации генов, связанных с сигналингом TGF-β и BMP, у мышей вызывают костные аномалии различной степени тяжести, что позволяет лучше понять роль сигналинга TGF-β/BMP в костной ткани и сигнальные сети, лежащие в основе дифференцировки остеобластов и формирования костной ткани. Кроме того, сигналинг TGF-β/BMP взаимодействует с сигнальными путями нескольких ключевых регуляторов, включая Wnt, Hedgehog, Notch, PTHrP и FGF, координируя остеогенез, развитие скелета и гомеостаз костной ткани. В этом обзоре обобщены последние достижения в понимании роли сигналинга TGF-β/BMP в дифференцировке остеобластов и хондроцитов, развитии скелета, формировании хрящевой и костной ткани, поддержании гомеостаза костной ткани, а также в развитии связанных с костной тканью заболеваний человека, обусловленных нарушением сигналинга TGF-β/BMP.