转化生长因子-β（TGF-β）信号通路在成熟有机体和发育中的胚胎中都参与了许多细胞过程，这些过程包括细胞生长，细胞分化、细胞凋亡、细胞动态平衡等其他细胞功能。尽管TGF-β调控许多细胞过程，这些过程相对来说都比较简单。TGF-β类配体与II型受体结合，II型受体招募并磷酸化I型受体，I型受体在磷酸化受体调控的SMAD蛋白（R-SMAD），这些蛋白再与coSMAD结合。R-SMAD/coSMAD复合体作为转录因子在细胞核内聚集，参与目标基因表达的调控。

1.Smad信号转导

Smad蛋白是TGF-β家族受体下游的信号转导分子。在哺乳动物中有八个Smad，Smad1~Smad8。根据在TGF-β信号转导中的功能差异，他们被分为三类：（1）受体调控的Smad（receptor-regulatedSmad，R-Smad1/2/3/5/8）：和其它与许多激酶-底物反应一样，TGF-βI型受体对R-Smad的磷酸化需要它们的直接结合。R-Smad C末端SXS基序（X指代M或V）中的丝氨酸能直接被TGF-β I型受体磷酸化而导致R-Smad活化，其中Smad2/3被TGF-β/activin/nodal亚家族的I型受体ALK4/5/7磷酸化，而Smad1/5/8则主要被BMP/GDF/AMH亚家族的ALK2/3/6和ALK1磷酸化。（2）通用Smad（common Smad，Co-Smad-Smad4）：磷酸化的R-Smad与Co-Smad/Smad4聚合并继续传递信号。R-Smad与Smad4的聚合主要以异源三聚体的形式存在，并以二聚体的形式发挥作用，这可能与基因启动子区的结构有关。最终导致R-Smad-Smad4复合物在细胞核内的积累并调控靶基因转录。（3）抑制型Smad（inhibitorySmad，I-Smad -Smad6/7）：抑制型Smad主要起抑制信号转导的作用。I-Smad（包括Smad6和Smad7）是TGF-β信号的关键负调控因子；它们本身是TGF-β/BMP的靶基因，因此形成负反馈的调控模式。Smad7是TGF-β家族的广谱抑制蛋白，而Smad6更特异性的抑制BMP信号，尤其是ALK3/6介导的信号。

2.非Smad信号转导通路

很早以前科学家们就发现TGF-β/BMP细胞因子能在多种细胞中激活一些非Smad信号分子。比如TGF-β活化的TGF-β RI通过磷酸化ShcA而诱导形成ShcA/Grb2/Sos复合物，并进一步通过Ras-Raf-MEK通路激活ERK MAPK；TGF-β受体诱导TRAF6催化TAK1发生K63连接的多聚泛素化修饰，然后通过MKK激活JNK和p38 MAPK；BMP也能通过TAK1/TAB激活MAPK通路。TGF-β还能诱导其受体与PI3K的调节亚基p85结合，激活PI3K及其下游的Akt或者PAK2激酶；非受体酪氨酸激酶FAK能与p85结合并控制Akt/PAK2的活化。此外，TGF-β能调控RhoA、LIMK1/2、PP2A、eEF1A1等信号分子活性。TGF-β诱导的非Smad通路通常依赖于不同的生理/环境条件和细胞类型，并与Smad通路一起介导TGF-β诱导的生物学反应，比如上皮细胞-间充质细胞转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）、肿瘤细胞的迁移与侵袭、成纤维细胞的增殖与形态改变，以及组织纤维化等。

3.TGF-β诱导的非Smad通路

TGF-β诱导的非Smad通路能够对Smad信号进行调控。ERK、JNK和p38 MAPK能够磷酸化R-Smad和Smad4，尤其是它们的linker区。这种磷酸化既可能促进，也可能抑制Smad的活性，这依赖于细胞类型以及细胞所处的生理环境。Akt直接结合Smad3并抑制它被受体的磷酸化、入核转运和转录活性。