Notch信号传导通路是决定细胞命运的最重要的通路之一。Notch通路比较复杂,主要由四部分组成:Notch受体、Notch配体、CSLDNA结合蛋白、下游靶基因。其中任何一个因素改变都会对Notch信号通路传递产生影响。
Notch受体和配体都是细胞表面的单跨膜蛋白。哺乳动物有四种不同的Notch受体,分别是Notch1、Notch2、Notch3和Notch4。人体有5种Notch配体,分别是Jagged 1、Jagged 2、Delta 1、Delta 3和Delta 4。
相邻细胞间通过Notch配体与受体相互作用来调控细胞分化、增殖和凋亡。Notch配体与受体结合后触发Notch信号的活化,引发2次蛋白水解反应,生成有活性的NOTCH片段(NOTCH-ICD)。活性片段进进一步转移到细胞核,结合效应蛋白和转录激活蛋白,调控蛋白表达。Notch信号调节机体正常发育的一些关键步骤,所以,该通路的某些分子发生突变,或者其下游事件发生改变,都会导致恶性肿瘤的发生。
Notch信号传导通路广泛参与了恶性肿瘤的发生发展。Notch信号传导通路发挥致癌作用,导致细胞在增殖、细胞周期抑制、分化、和凋亡的过程失调和失控,造成了细胞的转化及恶性化,最终导致了恶性肿瘤的发生。
1.Notch信号传导通路中的某些分子的DNA突变与恶性肿瘤的发生发展有着 广泛而密切的关系。
Notch 信号在许多癌症中失调,缺陷陷信号与许多疾病有关,包括 T-ALL (T 细胞急性淋巴性白血病) ,CADASIL (脑常染色体显性动脉病伴皮质下梗死和白质脑病) ,多发性硬化症(MS) ,法乐氏四联症,阿拉吉欧综合症和许多其他疾病状态。
Notch受体及配体在多种恶性肿瘤细胞中均有大量表达。研究发现,几乎所有的人类急性T淋巴细胞白血病(T-ALL)都高表达Notch 1或者Notch 3。最新的研究表明,大部分T-ALL患者体内都存在Notch 1的活性突变。近年来,有大量研究证实Notch 1和Notch 2可在非小细胞肺癌(NSCLC)中高度表达。除了对NSCLC细胞的增殖具有高度的促进作用,Notch信号传导通路还可以介导NSCLC通过循环系统和淋巴系统转移到人体的其他部位。
在神经胶质细胞瘤中,发现Notch 1以及Notch配体Delta 1和Jagged 1高度表达。在肾脏细胞癌中,发现Notch 3大量表达。在早期食管癌中发现功能丧失性Notch 1突变;而晚期T细胞白血病和B细胞淋巴瘤发现功能获得性Notch 1突变。
被描述为相互作用的 Notch1-DLL4复合物的晶体结构被预测发生在两个细胞之间(PDB ID: 4XLW
2.Notch信号失调也可导致恶性肿瘤发生。
对胰腺癌病人的研究表明,Notch信号传导系统可活化且Notch受体和配体的大幅度上调。另外,Notch也可以作为致癌基因Ras的帮凶促进上皮细胞癌的发生发展。
EB病毒可以产生一种名为EB核抗原2(EBNA2)的蛋白质,该蛋白质可以模拟胞内域(intracellular Notch,ICN),进入细胞核,在相关辅助因子的参与下,与CSL蛋白相结合并使之活化,激活下游的靶基因的转录,诱发恶性肿瘤。
Enhancer remodeling promotes tumor-initiating activity in NRF2-activated non-small cell lung cancers | Nature Communications
补充:其他的信号通路
十二大信号通路概述
MAPK信号通路 Notch信号通路
PI3K/ALK信号通路 Hippo信号通路
RTK相关信号通路 Hedgehog信号通路
TGF-β超家族信号通路 核受体相关通路(激素类)
Wnt信号通路 JAK/STAT信号通路
NF-kB信号通路 AMPK信号通路
命名规则:
1)以配体命名:TGF-β、Wnt、Hedgehog;
2)受体命名:RTK、Notch、核受体相关通路(激素类);
3)关键元件:MAPK、NF-kB、Hippo、JAK/STAT、AMPK;
4)信号首尾:PI3K/ALK、NF-kB;
信号传导方式:磷酸化、泛素化、蛋白剪切
磷酸化:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Hippo、JAK/STAT、AMPK;
磷酸化+泛素化:Wnt、NF-kB;
蛋白剪切:Notch;
十二大信号通路绝大多数依赖受体和配体结合,进行信号传导,但Hippo信号通路中缺乏明确的受体和配体,而核受体相关通路中的IIb孤儿受体,它的配体不明确或者无配体,这就导致了Hippo通路独特的不依赖配体和受体的信号通路;也存在即担任受体又是激酶的角色,如RTK。对于大部分通路,配体通常存在细胞质中,受体存在细胞膜上,但是注意的是Notch信号通路的配体则位于与受体不同的另一个细胞的细胞膜上,核受体相关通路中,该受体却不在细胞膜上;在信号通路传导过程中,主要通过级联放大,这样优点就是高效。另外,通过对下游的转录因子激活,起到作用,但是值得注意的是,Hippo信号通路活化状态是导致转录因子失活,这一点和其他信号通路不一样。很多通路在机体内是广泛的表达,而Hedgehog却通常不在哺乳动物成体中活化,只在胚胎发育、纤毛运动以及肿瘤发生中活化。