FAM, a deubiquitinating enzyme essential for TGFbeta signaling controls Smad4 monoubiquitination

Come i fattori di crescita possano influenzare il comportamento cellulare sulla base dell’intensità e della durata del segnale rimane una questione irrisolta nel campo della biologia cellulare e dello sviluppo. TGFb ne è un esempio paradigmatico, in quanto questo segnale induce differenti destini cellulari in dipendenza dei livelli nucleari del complesso formato da Smad4 assieme alle Rsmads fosforilate. Per poter agire quantitativamente, la formazione dei complessi Smad4/RSmad non deve essere regolata solo positivamente dai recettori, ma anche negativamente in modo attivo. I fattori responsabili di questo controllo negativo stanno cominciando solo ora ad essere scoperti. Nel nostro studio abbiamo verificato come la monoubiquitinazione di Smad4 sia un meccanismo centrale nell’inibire la formazione del complesso Smad4/RSmad. Attraverso uno screening con siRNA abbiamo identificato FAM (Usp9x) come una nuova deubiquitinasi (DUB) che agisce come componente essenziale ed evolutivamente conservato nelle vie di segnale TGFb e BMP. Smad4 è monoubiquitinata in vivo a livello della lisina 519: questo la rende un fattore latente e ne impedisce l’associazione con fosfo-Smad2. FAM è la DUB che rimuove questa modificazione negativa ripristinando l’attività di Smad4. L’attività di FAM è citoplasmatica ed opposta a quella di Ectodermin/Tif1g(Ecto), un fattore nucleare per il quale proponiamo un ruolo come monoubiquitina ligasi di Smad4. La inattivazione di FAM porta all’aumento di monoubiquitinazione ed alla repressione delle risposte a TGFb e BMP dipendenti da Smad4; la inattivazione di Ecto ha effetti opposti. Questi enzimi agiscono nella stessa pathway, poiché la inattivazione di Ecto è dominante rispetto a quella di FAM. E’ interessante notare come l’attività di Ecto su Smad4 sia favorita dalla sua associazione con fosfo-Smad2, indicando un possibile ruolo di Ecto come “disassemblatore” del complesso Smad2/Smad4.Per questi motivi proponiamo che la monoubiquitinazione di Smad4 sia un nuovo e potente meccanismo attraverso cui le cellule possono regolare quantitativamente la loro responsività a TGFb.