Smad4在TGF-β超家族信号转导途径中的作用
TGF-β超家族成员在脊椎动物中已超过35种，包括TGF-βs、活化素、骨形成蛋白、抑制素（inhibins）、穆勒氏抑制物、果蝇 dpp等，可调控多种细胞的增殖、分化、粘附和凋亡，在哺乳动物的发育及组织自稳态的维持中起着重要作用。
TGF-β超家族信号分子经过膜受体的介导将信号传入细胞内，其下游最主要的调控蛋白Smads在细胞内通过不同的方式调节各种基因的表达。
一些人类疾病，如癌症、骨质疏松、心血管疾病、自身免疫疾病、纤维化及生长紊乱等，都显示出 TGF-β-Smad 信号通路的改变。
一、信号的接收
TGF-β超家族信号分子有2类跨膜受体，即TβRI和TβRⅡ，都有Ser/Thr激酶活性。
目前在脊椎动物中已发现7种TBR I和5种TBRⅡ，这些跨膜受体也被称为ALKs。
ALK1、ALK2、ALK3和ALK6能磷酸化 Smad1、5、8，ALK4、ALK5和ALK7能磷酸化 Smad2、3，大量的TGF-β超家族成员引起的众多不同反应与仅有的2种Smad信号途径形成鲜明的对比，因此，信号特异性和多样性的产生机制就作为一个重要问题被提了出来。
当TGF-β超家族信号分子与相应的TβRⅡ型受体结合时，TBRⅡ发生自体磷酸化并与TBRI结合，三者形成三聚体，TBR I的GS结构域（富含Gly和Ser）被磷酸化，这种磷酸化在TGF-β信号通路中是必需的。
二、信号的传递
在信号传递过程中，R-Smads、Co-Smads和I-Smads在细胞内的相对水平是调节信号转导的重要决定因素。
Smads 通过 MH2域与 SARA蛋白结合，然后传递给磷酸化的受体。
活化的TBRI 与R-Smads MH2域上的SSXS短暂结合，将原来因MH1和MH2分子内相互作用而无活性的R-Smads激活。
Smad4在分子伴侣TRAP1的作用下，与活化的R-Smads结合形成异源复合物。
c-Ski可以增强失活的复合体R-Smad-Smad4与Smad结合元件的结合，从而抑制TGF-β信号通路。通过对 Smad4的MH2域晶体结构分析，发现了三聚体的存在，这提示R-Smads和Smad4形成的异源复合物可能是由2个R-Smads与1个Smad4形成的异源三聚体。
另，I-Smads 可抵消R-Smads 的作用效果。
Smad7能募集GADD34与蛋白磷酸酶 I 的催化亚基形成的复合体到激活的TBRI上，从而使TBRI去磷酸化而失活，阻碍了R-Smads 的磷酸化。
Smad6则通过与R-Smads竞争性结合而阻碍R-Smads与Smad4 形成异源复合物。
Smad7主要抑制TGF-βs/活化素信号通路，Smurfl可以增强 Smad7的抑制活性，Smad6能募集共抑制子CtBP，抑制BMPs信号通路。
激活的R-Smads与Smad4形成复合物后，从TβRI和SARA上释放出来，然后进入细胞核内激活特定的靶基因。
SNIP1 是一种核蛋白，它和核内Smad4的相对水平决定了靶基因的本底转录水平，同时也决定了通路激活后，靶基因转录激活的最大限度。
具体有哪些靶基因受Smad4蛋白调控目前仍不很清楚。
一旦移位至核，Smad4的转录调节活性将不再受TGF-β信号的影响。
核内的R-Smads以很低的速度连续不断去磷酸化，这种去磷酸化使得R-Smads与Smad4分离，然后被重新转运到细胞质中。
Smad4的出核需要核输出因子CRM1，它可与Smad4的中间连接区的核输出信号相结合。
三、目的基因转录的激活或抑制
异源复合物进入核后，与靶基因的作用有3种方式。
第1种方式是R-Smads/Smad4复合物直接与DNA结合。
在核内，Smad4通过识别并结合靶基因上5'AGAC3'序列即SBE序列，而调节靶基因的转录，而“GAC”周围的序列则影响SmadsSBE的结合效率。
第2种方式是Smads蛋白复合物与其他DNA结合因子相互作用。
由于Smad3、Smad4结合DNA的能力相对较弱，而Smad2虽然与Smad3有91%的序列一致性，但由于天然剪接的Smad2的MH1结构域中有30个氨基酸的插入序列丢失，导致Smad2不与DNA结合。
这些转录因子是细胞特异的，因而决定了反应的特异性，如FoxH1家族成员在脊椎动物早期发育中与Smad2/Smad4复合体相互作用。
这些转录因子同时也受到其他信号通路的调控，如p53和IRF7。
第3种方式是Smads蛋白复合物与非DNA结合因子相互作用。
CBP和p300是与转录紧密相关的接头蛋白，有组蛋白酰基转移酶的活性，可与Smad2、3、4相互作用，并且是许多TGF-β依赖性启动子转录激活所必需的。
