TGF-β（轉化生長因子-β）信號通路在調控干細胞活性和器官形成中發揮著重要的作用，當TGF-β信號通路各成員活性未激活時，體內會自發性發生多種癌癥，這表明TGF-β定向調節干細胞對癌癥形成也具有不可或缺的功能。TGF-β超家族包含接近30個生長和分化因子，其中有TGF-β s，活化素(activin)，inhibins和骨形態發生蛋白(BMPs) 。下游的跨膜TGF-β受體是多個SMAD蛋白，這些蛋白是TGF-β超家族信號傳遞的重要調控分子，并在不同層面上受多種多樣精確的調控。

TGF-β與TGF-βII型受體（TGF-βRII）結合后，再激活募集TGF-β I型受體（TGF-β RI）組合后形成二聚體形式的受體復合物。TGF-β RII磷酸化TGF-β RI的甘氨酸-絲氨酸富集區域（GS序列）并活化TGF-β RI的絲氨酸/蘇氨酸活性。活化的TGF-β RI反過來又磷酸化受體相關smad蛋白。脊椎動物中目前發現的smad蛋白至少有9種，分別是(a)受體調節的Smads （R-Smads）：Smad 1, Smad 2, Smad 3, Smad 5, and Smad 8; (b)共調節Smads: Smad 4 and Smad 10;（c）抑制性Smads(I-Smads): Smad 6 and Smad 7。Smad 2,和Smad 3參與TGF-β和活化素信號通路，而Smad 1、Smad 5和Smad 8調節BMP信號通路。R-Smads和Smad 4 主要位于細胞質中，它們的活性主要受銜接蛋白調節，如Smad錨定受體激活蛋白（SARA）和ELF。Smad 2和Smad 3直接被TGF-β RI磷酸化, 使得構象發生改變從而從受體復合物中釋放出來。Smad 4蛋白的MH2結構域識別R-Smads C端的磷酸絲氨酸從而形成異質二聚體復合物（R-Smad/C-Smad）。這些復合物轉運至細胞核，核內Smad蛋白與同源DNA結合，吸附力較低，但在轉錄共激活因子的作用下可增強親和性。Smad 3 和Smad 4 結合于稱為SBE的DNA序列，而Smad 2 通過與Smad 4 的相互作用與DNA復合物反應。Smad蛋白在細胞質和細胞核間進行依賴性磷酸化的穿梭對于TGF-β信號的動態調控具重要意義。

本信號轉導涉及的信號分子主要包括：
Shc， GRB2， SARA， Smad1，Smad2，Smad3，Smad4，Smad5，Smad6，Smad7，Smad8， SOS， Ras，RhoA，Rac，Cdc42， Erk1，Erk2， mDia，MLC，ROCK，LIMK，PAK，c-Abl，Cofilin，Par6，PKC，PI3K，Akt，mTOR，P38，P70，S6K，PP2A，TAK1，MLK3，MEKK1，MKK3，MKK4，MKK6，JNK，Smurf1，Smurf2， CBP， TF等

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