Notch-Signaltranduktion

juxtakrine Signaltransduktion (direkter KOntakt zu Nachbarzellen)

1. Ligand und Rezeptor binden im extrtazellulären Raum über EGF-Domänen aneinander

2. Konformationsänderung -> in C-terminaler Heterodimerisierungsdomäne wird Schnittstelle für membranständige Protease (Adam-Metalloprotease) zugänglich (im Ruhezustand abgeschirmt durch LNR-Domänen)

3. Ligand löst in seiner eigenen Zelle Endocytose aus und wird wieder aufgenommen (Interaktion mit Rezeptor kurzlebig)

4. abgespaltener N-Terminus von Notch bleibt am Liganden gebunden und wird gemeinsam mit Delta als Ligand in ligandenexprimierende Zelle aufgenommen

5. Es ist unklar, ob Delta oder Notch Rezeptor oder Ligand ist -> beide lösen in ihren eigenen Zellen weitere Kaskaden aus

6. verkürzter Notch in Rezeptorzelle wird ein 2.Mal geschnitten in der Membran durch gamma-Sekretase

7. kleines Lipid und C-Terminus von Notch werden frei

8. Transmembrandomäne unvollständig, sodass C-Terminus Membranverlässt und ins Zytoplasma geht = Notch intrazelluläre Domäne NICD (aktivierter Rezeptor)

9. NICD kann durch NLS in Zellkern wandern und mit Mastermind als Aktivator wirken

Protease, die Notch in der Membran schneidet

• Proteinkomplex aus 4 Proteinen: Präsenilin, Nicastrin, APH1, PEN2

• Präsenilin -> proteolytisch aktiv

• APH1 -> Reifung von Präsenilin und Regulation der Lokalisation von Nicastrin

• Nicastrin -> Stabilierung

• Pen2 -> Bildung des Komplexes

• werden im Ruhezustand unterdrückt (CoR-Repressor)

• Tandem-Anordnung von Ankyrin-Domänen für Protein-Protein-WW

• RBP-jk assozierte Molekül-Domäne (RAM) für DNA-Interaktion (RBP-jk = TF)

• 2 nukleäre Lokalisationssignale (NLS)

• Transaktivierungsdomäne (TAD)

• PEST-Sequenz als Degron für kurze Halbwertszeit

• Delta und Serrate (bei Insekten), Delta-like 1-4 + Jagged 1 + Jagged 2 (bei Wirbeltieren)

• 1 Transmembrandomäne

• ragen in extrazellulären Raum hinein

• nicht frei diffusibel

• interagieren nur im direkten Kontakt mit Nachbarzellen

• extrazelluläre Domäne: EGF-ähnliche Domänen wiederholt hintereinander (je ca. 60 AS mit 6 Cysteinen und AUsbildung von 3 Disulfidbrücken)

Notch

• sehr großes Molekül mit sehr großer extrazellulärer Domäne (wie bei Ligandem sich wiederholende Domänen des EGF-Motifs)

• WW mit Ligand über EGF-Domänen

• sehr empfindlich gegenüber strukturellen Änderungen

• Wiederholung des EGF-Motifs ermöglicht höhere Spezifität

• N-Terminus mit Signalpeptid (extrazellulär)

• im Endomembransystem wird er zb glykosyliert

• im Lumen des Golgi wird extrazelluläre Domäne von Furin-ähnlicher Convertase gespalten -> abgespaltene Domäne interagiert aber mit hoher Affinität mit dem restlichen Notch, sodass volle Länge erhalten bleibt

1 in Insekten, 4 in Wirbeltieren

• in Wirbeltieren machen sie zwar das gleiche, sind aber in unterschiedlichen Geweben und zu unterschiedlichen Zeitpunkten aktiv

wichtige Rolle in der Entwicklung des zentralen Nervensystems und dem rechts/links anschließenedem Gewebe (Rippenbildung, Muskelzellen), Zellproliferation, Musterbildung in Zelltypen

Histonmodifikationen (reversible Verdichtung)

je nach vorhandenen CSL-Bindestellen kann NICD als Monomer oder Dimer agieren

• NICD-Monomer -> hey1-Gen

• NICD-Dimer -> myc-Gen

• Monomer + Dimer -> Hes1-Gen

• cis-Inhibition (Unterbrechung)

• Ligase Mindbomb -> Ubiquitin-Proteasom-System für Ligand

• Einsatz von Antikörpern

• DAPT

• Molekulargenteisch mit Numb

anfängliche Zielgruppe eines bestimmten Phänotyps (z.b. Haar) (proneuraler Cluster) bekommt von einer der Zellen darin gesagt, dass die alle kein Haar ausbilden sollen, weil sie es tut (hat mehr Delta, die anderen mehr Notch) -> gelingt durch Regelkreisläufe mit Transkriptionsrepressor

• Somiten sind Vorläufergewebe, die sich zu Knorpelgewebe, Hautgewebe oder Muskelgewebe entwickeln können

• Somitogenese erfolgt anterior zu posterior in regelmäßigen zeitlichen Abständen -> Segmentierungs-Uhr/Taktgeber ist Notch-Kaskade

• posterior nach antrior: Fgf/Wnt Gradient

• anterior nach posterior: Retinsäuregradient