NOTCH1

NOTCH1 () – білок, який кодується однойменним геном, розташованим у людей на короткому плечі 9-ї хромосоми, а саме 9q34.3. Довжина поліпептидного ланцюга білка становить 2 555 амінокислот, а молекулярна маса — 272 505.

Кодований геном білок за функціями належить до рецепторів, активаторів, білків розвитку, фосфопротеїнів. Задіяний у таких біологічних процесах, як транскрипція, регуляція транскрипції, ангіогенез, диференціація клітин. Білок має сайт для зв'язування з іонами металів, іоном кальцію. Локалізований у клітинній мембрані, ядрі, мембрані. До пов'язаних із його функцією біохімічних шляхів належить регуляція активованої PAK-2p34 шляхом протеосомо-асоційованої деградації та конститутивний сигналінг NOTCH1 HD+PEST доменних мутантів.

Функції Цей ген кодує представника родини Notch, а саме Notch 1. Члени цього сімейства трансмембранних білків мають спільні структурні характеристики, включаючи позаклітинний домен, що складається з багатьох EGF-подібних повторів (EGF - епідермальний фактор росту), і внутрішньоклітинний домен, що складається з доменів різного типу. За EGF-подібними доменами слідують LNR-домени, які формують комплекс із лігандом для превенції сигналінгу. Члени родини Notch відіграють певну роль у різноманітних процесах розвитку, контролюючи шлях диференціації клітини. Сигнальна мережа Notch — це еволюційно збережений міжклітинний сигнальний шлях, який регулює взаємодію між суміжними клітинами. У дрозофіли взаємодія notch з її клітинними лігандами (дельта, зубчастий) встановлює міжклітинний сигнальний шлях, який відіграє ключову роль у розвитку. Гомологи notch-лігандів також були ідентифіковані у людей, але точні взаємодії між цими лігандами та людськими гомологами notch ще належить визначити. Цей білок розщеплюється в транс-мережі Гольджі та представлений на поверхні клітини у вигляді гетеродимера. Він функціонує як рецептор для зв’язаних з мембраною лігандів і може відігравати багато ролей під час розвитку.

Є докази того, що активовані Notch 1 і Notch 3 сприяють диференціюванню клітин-попередників у астроглію. Notch 1, коли він активований до народження, індукує радіальну диференціацію глії , але постнатально індукує диференціювання в астроцити . Одне дослідження показує, що каскад Notch-1 активується Reelin, але конкретний спосіб не встановлений. Згідно з іншим, Reelin і Notch1 беруть участь у розвитку зубчастої звивини.

Особливості четвертинної структури Гетеродимер C-кінцевого фрагмента N(TM) і N-кінцевого фрагмента N(EC), які, ймовірно, з'єднані дисульфідними зв'язками.

Взаємодіє з DNER, DTX1, DTX2 і RBPJ/RBPSUH. Також взаємодіє з MAML1, MAML2 і MAML3, які діють як коактиватори транскрипції для NOTCH1 Внутрішньоклітинний домен NOTCH1 взаємодіє з SNW1; взаємодія включає мультимеризований NOTCH1 NICD і бере участь у формуванні проміжного преактиваційного комплексу, який асоціюється з ДНК-зв’язаним CBF-1/RBPJ Активована мембранно-зв’язана форма взаємодіє з AAK1, що сприяє стабілізації NOTCH1. Утворює тримерний комплекс з FBXW7 і SGK1. Взаємодіє з HIF1AN. HIF1AN негативно регулює функцію внутрішньоклітинного домену notch (NICD), прискорюючи міогенну диференціацію Взаємодіє (через NICD) із SNAI1 (через цинкові пальці); взаємодія індукує деградацію SNAI1 через убіквітування, опосередковане MDM2, і пригнічує інвазію клітин, спричинену SNAI1. Взаємодіє (через NICD) з MDM2A. Взаємодіє (через NICD) з BCL6; взаємодія зменшує рекрутинг MAML1 за допомогою NOTCH1 NICD на ДНК цільових генів і пригнічує активність транскративації NOTCH1. Взаємодіє з THBS4 (за схожістю). Взаємодіє (через EGF-подібну область повтору) з CCN3 (через домен CTCK) Взаємодіє (через EGF-подібні домени) з DLL4 (через N-кінцеві домени DSL і MNNL) (за подібністю). Взаємодіє з ZIMZ1. Взаємодіє (через домен NICD) з MEGF10 (через цитоплазматичний домен). Взаємодіє з DLL1 і JAG1 (За схожістю). Взаємодіє (через домен NICD) з PRAG1 (за подібністю). Утворює комплекс із PRAG1, N1ICD і MAML1 залежно від MAML1 (за подібністю). Взаємодіє (через трансмембранну область) з PSEN1; взаємодія пряма Взаємодіє з ZFP64 (за схожістю). Взаємодіє із GSK3B, Взаємодіє із Lck, Взаємодіє із MAML1, Взаємодіє із Mothers against decapentaplegic homolog 3 Взаємодіє із NFKB1, Взаємодіє із NOV Взаємодіє із RBPJ, Взаємодіє із SNW1, Взаємодіє із Убіквітином С, Взаємодіє із YY1, Взаємодіє із USP10.

Посттрансляційні модифікації

Синтезується в ендоплазматичному ретикулумі як неактивна форма, яка протеолітично розщеплюється фуриноподібною конвертазою в транс-мережі Гольджі перед тим, як досягне плазматичної мембрани з утворенням активної форми, доступної для ліганду (за подібністю). Результатом розщеплення є C-кінцевий фрагмент N(TM) і N-кінцевий фрагмент N(EC). Після зв’язування ліганду ADAM17 розщеплює його з утворенням пов’язаного з мембраною проміжного фрагмента, який називається позаклітинною гілкою (truncation) Notch (NEXT). Після ендоцитозу цей фрагмент потім розщеплюється однією з каталітичних субодиниць гамма-секретази (PSEN1 або PSEN2), щоб вивільнити з мембрани пептид Notch, що містить внутрішньоклітинний домен (NICD). Фосфорилювання. O-глікозильовання на EGF-подібних доменах. О-глюкозильовання відбувається за за Ser-435 за рахунок KDELC1 і KDELC2. Містить як О-пов’язану фукозу, так і О-пов’язану глюкозу в EGF-подібних доменах 11, 12 і 13, які взаємодіють із залишками на DLL4 (за подібністю). О-пов’язане глікозилювання за допомогою GALNT11 бере участь у визначенні лівої/правої симетрії: глікозилювання сприяє активації NOTCH1, можливо, сприяючи розщепленню ADAM17, модулюючи баланс між рухливими та нерухомими (сенсорними) війками в лівому правому організаторі (LRO). MFNG-, RFNG- і LFNG-опосередкована модифікація залишків O-фукози в специфічних EGF-подібних доменах призводить до інгібування його активації JAG1 і посилення його активації DLL1 через посилення зв’язування з DLL1 (за подібністю). Убіквітованування Піддається «Lys-29»-пов’язаному поліубіквітуванню через ITCH; сприяє лізосомальній деградації неактивованого інтерналізованого NOTCH1 (PubMed:18628966, 23886940). Моноубіквітування на Lys-1759 необхідне для активації шляхом розщеплення гамма-секретази, воно сприяє взаємодії з AAK1, яка його стабілізує. Деубіквітація за допомогою EIF3F необхідна для ядерного імпорту активованого Notch. Гідроксилювання за Asn-1955 HIF1AN. Гідроксилювання за Asn-2022 HIF1AN (за подібністю). Гідроксилювання знижує спорідненість до HI1AN і, таким чином, може опосередковано модулювати негативну регуляцію NICD (за подібністю). Глікозилювання відбувається за залишками Asn41, Ser65, Thr73, Thr116, Ser146, Thr194, Thr232, Thr311, Ser341, Thr349, Ser378, Ser435, Ser458, Thr466, Ser496, Ser534, Ser609, Thr617, Ser647, Thr692, Ser722, Ser759 , Thr767, Ser784, Ser797, Thr805, Ser921, Ser951, Asn959, Thr997, Ser1027, Thr1035, Ser1065, Thr1159, Asn1179, Ser1189, Thr1197, Asn1241, Ser1273, Thr1362, Thr1379, Thr1402, Asn1489, Asn 1587 і Thr1725

Механізм дії сигнального шляху Notch Білок Notch пронизує клітинну мембрану, більшою своєю частною знаходячись ззовні клітини, а меншою - всередині та з внутнішього боку мембрани. Білки-ліганди, що зв’язуються з позаклітинним доменом, індукують протеолітичне відрізання та вивільнення внутрішньоклітинного домену, який далі потрапляє до клітинного ядра та бере участь у модифікації експресії генів.

Ця модель роботи, що передбачає відщеплення внутрішньоклітинного сегмента, вперше запропоновано 1993 року на основі роботи, виконаної з Drosophila Notch і C. elegans lin-12  , та на підставі інформації першу онкогенну мутацію, що вражає людський ген Notch. Переконливі докази цієї моделі були надані в 1998 році в результаті досліджень на дрозофілі in vivo Гері Струлем  та в культурі клітин Рафаелем Копаном. І попри початкову критику даної моделі, вже до 2001 року було накопичено достатньо даних для того, аби вона вважалася незаперечною. 

Рецептори Notch зазвичай активуються через прямий міжклітинний контакт, при якому трансмембранні білки одних клітин утворюють безпосередній контакт із notch-рецепторами інших клітин та виступають для них лігандами. Зв'язування через Notch дозволяє групам клітин організовуватися таким чином, що якщо одна клітина виявляє певну ознаку, вона може бути вимкнена в сусідніх клітинах через notch-сигнал. Впливаючи одна на одну, групи клітин що таким чином взаємодіють здатні формувати великі структури. Механізми латерального гальмування є ключовими для Notch-сигналінгу. Notch та lin-12 визначають шлях розвиток бінарних клітин, оскільки латеральне інгібування включає механізми зворотного зв’язку для посилення початкових відмінностей. Виявлено, що сімейство рецепторів Notch/Lin-12/Glp-1 бере участь у специфікації долі клітин під час розвитку дрозофіли та C. elegans .

Notch каскад передбачає залучення Notch-рецепторів, лігандів Notch, а також внутрішньоклітинних білків, що передають сигнал Notch до ядра клітини.

Внутрішньоклітинний домен Notch утворює комплекс із CBF1 і Mastermind для активації транскрипції цільових генів. Структура цього комплексу наразі є визначеною і описаною.

Асоційовані хвороби Мутації даного гена асоційовані з такими хворобами, як хвороба аортального клапану 1, синдром Адамса-Олівера 5, Т-клітинна гостра лімфобластична лейкемія, хронічна лімфотична лейкемія, а також плоскоклітинна карцинома голови та шиї (squamous cell carcinoma). Активація NOTCH корелює з пухлиногенезом у молочних залозах мишей, а підвищена експресія Notch рецепторів спостерігається при широкому спектрі карцином, включаючи цервікальну, колональну, легеневу, ниркову, панкреатичну, а також при лейкемії та раку грудей.

Послідовність амінокислот

Література

Список джерел