معلومة

في مسار إشارات القطع ، ما هو الهامش المفعل؟

في مسار إشارات القطع ، ما هو الهامش المفعل؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ألقِ نظرة على مسار إشارات الشق في الإنسان من KEGG:
https://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway؟hsa04330
أريد أن أعرف ما هو تنشيط Fringe. إنه لا يشير إلى جين أو بروتين آخر ، إنه يشير إلى تفاعل. ماذا يعني ذلك؟


عادةً ، في مثل هذه الصور حيث يشير نوع ما إلى تفاعل أو تفاعل ، تعني الأسهم أن الأنواع تؤثر على هذا التفاعل (على سبيل المثال ، التحفيز بواسطة إنزيم). تشير رؤوس الأسهم المدببة عمومًا إلى التأثير الإيجابي (تعزيز التفاعل ، على سبيل المثال إنزيم) وتشير الرؤوس المسطحة إلى تفاعل سلبي (قمع). يمكن استخدام سهم من جزيء إلى آخر لتصوير التحويل (مثل تحويل الجلوكوز إلى جلوكوز 6 فوسفات).

لا توجد معايير حقيقية حول كيفية تصوير المسار. لذلك ، يمكن أن يكون مربكا.

في هذه الحالة ، يقوم Fringe بالفعل بتغيير إشارات Notch (انظر أدناه). لذا فإن السهم منطقي. ومع ذلك ، يحتوي الشكل أيضًا على سهم من Delta إلى Notch والذي يمكن تفسيره على أنه يتم تحويل Delta إلى Notch. تظهر أيضًا سهمًا من Notch إلى NICD مما يعني في الواقع تحويلًا. أود أن أقول إن الصور في هذا الشكل غير متسقة.

من إدخال الجين NCBI على homolog البشري من Fringe ، LFNG:

هذا الجين هو عضو في عائلة الجليكوزيل ترانسفيراز 31. أعضاء هذه العائلة الجينية ، والتي تتضمن أيضًا جينات MFNG (GeneID: 4242) و RFNG (GeneID: 5986) ، تقوم بترميز جينات glycosyltransferases المحفوظة تطوريًا والتي تعمل في مسار إشارات Notch لتحديد الحدود أثناء التطور الجنيني. في حين أن تركيبها الجينومي يختلف عن غيرها من ناقلات الجليكوزيل ، فإن هذه البروتينات لها نشاط بيتا -1،3-ن-أسيتيل جلوكوزامينيل ترانسفيراز خاص بالفوكوز الذي يؤدي إلى استطالة بقايا الفوكوز المرتبطة بـ O على Notch ، الذي يغير إشارات Notch. يُتوقع أن يكون البروتين المشفر بواسطة هذا الجين عبارة عن بروتين غشاء جولجي أحادي التمرير من النوع الثاني ، ولكن يمكن أيضًا إفرازه ومعالجته بروتينيًا مثل البروتينات ذات الصلة في الفأر وذبابة الفاكهة (PMID: 9187150). ارتبطت الطفرات في هذا الجين بخلل التعظم الفقاري الضلعي المتنحي 3. [مقدم من RefSeq ، مايو 2018]

من Shao et al (2002):

أظهرت الدراسات الحديثة أن تعديلات O-fucose تلعب دورًا أساسيًا في وظيفة Notch. يؤدي الحد من تعبير O-fucosyltransferase في ذبابة الفاكهة باستخدام RNAi (11) أو في الفئران عن طريق الاستئصال الجيني 2 إلى ظهور أنماط ظاهرية تشبه Notch ، مما يشير إلى أن تعديلات O-fucose ضرورية لوظيفة Notch. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرنا نحن وآخرون أن تنشيط Notch يتم تعديله عن طريق تمديد O-fucose على Notch باستخدام β1،3-N-acetylglucosaminyltransferase Fringe (للمراجعات الأخيرة ، انظر المراجع 12 و 13). تم التعرف على فرينج لأول مرة في ذبابة الفاكهة وثبت أنه يثبط قدرة Notch على الاستجابة لـ Serrate ولكن لتعزيز قدرته على الاستجابة لـ Delta (14). تم التعرف على ثلاثة متماثلات ذبابة الفاكهة في الثدييات: Lunatic fringe (Lfng) ، Manic fringe (Mfng) ، و Radical fringe (Rfng) (15). يعد نشاط β1،3-N-acetylglucosaminyltransferase لبروتينات Fringe ضروريًا لنشاطها البيولوجي في ذبابة الفاكهة (16-18) وفي فحوصات إشارات Notch المستندة إلى الخلية (19) ، ومخلفات O-fucose مطلوبة لـ Fringe لتعديل Notch نشاط (16 ، 19). وبالتالي ، يتوسط Fringe في تأثيره على إشارات Notch عن طريق إضافة GlcNAc إلى شقوق O-fucose. ومع ذلك ، لا يُعرف الدور المحدد لـ O-fucose في وظيفة Notch ولا آلية كيفية تغيير بنية السكر في وظيفة Notch.


الحدود في الخليةوعلم الأحياء التنموي

انتماءات المحرر والمراجعين هي الأحدث التي يتم توفيرها في ملفات تعريف بحث Loop وقد لا تعكس موقفهم في وقت المراجعة.


  • تحميل المادة
    • تحميل PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • تكميلي
      مادة
    • ملاحظة ختامية
    • مدير المراجع
    • ملف TEXT بسيط
    • BibTex


    مشاركه فى

    إشارات الشق في التوازن والتمايز للخلايا التائية

    ينظم مسار إشارات Notch المحفوظ تطوريًا تمايز ووظيفة الخلايا الليمفاوية التائية الناضجة مع عواقب رئيسية تعتمد على السياق في دفاع المضيف والمناعة الذاتية والمناعة الذاتية. تستند التأثيرات الناشئة لإشارات Notch في استجابات الخلايا التائية إلى دور أكثر رسوخًا لـ Notch في تطوير الخلايا التائية. هنا ، نقدم مراجعة نقدية لهذه الأدبيات المزدهرة لفهم ما تم تعلمه حتى الآن وإبراز الاستراتيجيات التجريبية التي كانت مفيدة للغاية في استخلاص المعلومات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. نحدد العواقب الوظيفية لإشارات Notch في الخلايا التائية الناضجة بالإضافة إلى تفاعلات مستقبلات ليجند-مستقبلات رئيسية محددة ومسارات الإشارات الجزيئية النهائية. هدفنا هو المساعدة في توضيح الاتجاهات المستقبلية لمجموعة العمل الموسعة هذه وأفضل الأساليب للإجابة على الأسئلة المفتوحة المهمة.

    1 المقدمة

    Notch ، مسار إشارات خلية إلى خلية محفوظ تطوريًا ، يلعب وظائف متعددة في مراحل مختارة من نمو الخلايا المناعية الفطرية والتكيفية ، وكذلك في تنظيم وظيفة الخلايا المناعية الناضجة. من خلال مشاركتها في كل من الخلايا المناعية النامية والناضجة ، تبرز Notch كعنصر فاعل حاسم في دفاع المضيف وعلم الأمراض المناعي.

    تم اكتشاف Notch لأول مرة للتأثير على تكون الدم بناءً على دوره في التسبب في سرطان الدم بالخلايا التائية [1،2] ، وهو فساد في دوره في تطوير الخلايا التائية [3،4]. ومع ذلك ، فقد ظهر الآن دور ناشئ لإشارات Notch في الخلايا التائية الناضجة أثناء الاستتباب والاستجابات المناعية في الأنسجة المحيطية. بدأ العمل في إلقاء الضوء على كيفية قيام نوع الخلية وإشارات الدرجة الخاصة بالسياق بتشكيل الاستجابات المناعية للخلايا التائية بينما تقود أيضًا الأمراض التي تتوسطها الخلايا التائية.

    هنا ، سنراجع الأدبيات لتلخيص العمل السابق ووزن الأدلة المتاحة لكيفية تأثير Notch على الخلايا التائية الناضجة في المحيط. على وجه الخصوص ، سوف نناقش أهمية في الجسم الحي، استراتيجيات فقدان الوظيفة التي أثبتت موثوقيتها على عكس في المختبر وتجارب اكتساب الوظيفة. بشكل عام ، نهدف إلى تقديم صورة واضحة لما تم إنشاؤه في هذا المجال وتحديد موضوعات أكبر لكيفية عمل Notch في الخلايا التائية الناضجة.

    2. نظرة عامة على إشارات الشق

    Notch هو مسار اتصال خلوي - خلوي محفوظ للغاية مدفوعة بتفاعلات مستقبلات juxtacrine Notch ligand-receptor (الشكل 1). تتفاعل نظائر مستقبلات الشق غير المتجانسة (Notch1-4) في الثدييات الأربعة مع واحدة من خمسة بروابط Notch في عائلة Jagged (Jag1 و Jag2) وعائلات Delta-like (Dll1 و Dll3 و Dll4) [5،6]. تعمل روابط Notch على تنشيط إشارات Notch ، باستثناء Dll3 الذي يُعتقد أنه يعمل كمضاد طبيعي للمسار [5]. تؤدي قوة ميكانيكية ناتجة عن تفاعلات اللجند والمستقبلات إلى حدوث انقسامات بروتينية متسلسلة في مستقبلات Notch. أولاً ، يستهدف البروتياز المعدني لعائلة ADAM (ADAM10) المجال القريب من الغشاء خارج الخلية للمستقبل ، مما يجعله عرضة لمركب γ-secretase ، الذي يحفز تحلل البروتين داخل الغشاء ويطلق الشق داخل الخلايا (ICN) في السيتوبلازم. بعد الانتقال إلى النواة ، يتفاعل ICN مع عامل النسخ المرتبط بالحمض النووي RBP-Jκ ويجند المنشط المشارك النسخي لعائلة تشبه العقل المدبر (MAML1-3) [5-9]. يتفاعل MAML بدوره مع المنشطات النسخية الأخرى ، بما في ذلك الإنزيمات المعدلة للكروماتين مثل هيستون أسيتيل ترانسفيرازز والمكونات الأخرى لآلية التنشيط النسخي.

    الشكل 1. نظرة عامة على تشوير الشق. تستقبل مستقبلات الشق الثديية التي تعبر عنها الخلايا التائية الناضجة إشارات جوكستاكرين من أربعة بروابط نشطة (مسننة 1/2 أو تشبه دلتا 1/4) معبر عنها في الخلايا المجاورة (إما الخلايا اللحمية في الأعضاء الليمفاوية الثانوية أو الخلايا المهنية التي تقدم المستضد). يؤدي ارتباط Ligand / المستقبلات إلى حدوث انقسام بروتيني متسلسل لمستقبل Notch ، أولاً عن طريق ADAM10 metalloprotease ثم بواسطة مركب-secretase. تطلق هذه الانقسامات الشق داخل الخلايا (ICN) في السيتوبلازم حيث تدخل النواة لتشكيل معقد التنشيط النسخي مع عامل النسخ المرتبط بالحمض النووي RBP-Jκ وعضو من عائلة العقل المدبر (MAML) ، والتي بدورها تجند المزيد المحفزات النسخية (CoA). يعدل مجمع Notch النسخي بنية الكروماتين لتشكيل مجموعات من المعززات والمروجين وتؤثر على النسخ. في بعض الحالات ، تم الإبلاغ عن ICN للإشارة من خلال مسارات غير متعارف عليها RBP-Jκ / MAML.

    على الرغم من أن تنظيم النسخ عن طريق إشارات Notch قد تمت دراسته في سياقات متعددة ، إلا أن البيانات المستمدة من الدراسات في السرطانات التي تحركها الشق (مثل سرطان الدم الليمفاوي الحاد للخلايا التائية ، واضطرابات التكاثر اللمفاوي للخلايا البائية ، وسرطان الثدي) قدمت المعلومات الأكثر تفصيلاً حتى الآن. في ابيضاض الدم بالخلايا التائية ، ترتبط مجمعات ICN / RBP-Jκ بآلاف المواقع في الجينوم ، على الرغم من أن أقل من 10 ٪ يتم تنظيمها ديناميكيًا عند حظر إشارات Notch. تتجمع العديد من هذه المواقع المنظمة ديناميكيًا مع معززات بعيدة حيث يرتبط شغل الشق بالتغييرات في تنظيم الكروماتين [10]. ومن المثير للاهتمام أن العمل الأخير قد ألقى الضوء على كيفية تأثير Notchogenic Notch على حلقات الكروماتين لتغيير موضع المعززات إلى "مجموعات ثلاثية الأبعاد" للتفاعلات المكانية المحسّنة / المروّجة (الشكل 1) [11]. يوسع هذا النمط من النشاط آليات التحكم بوساطة Notch للتعبير الجيني بما يتجاوز تأثيره على مجموعة ثابتة من الجينات المستهدفة ، مما يشير إلى أن السياق من الإشارات الأخرى قد يكون مهمًا لتحديد أنماط تنشيط المحسن وإعادة تموضع الكروماتين. وبالتالي ، من المتوقع أن تكون الجينات المستهدفة الفردية من الدرجة الأولى معتمدة بشكل كبير على السياق.

    يتم تنظيم إشارات الشق من خلال التحكم الزماني والمكاني الصارم في تعبير Notch ligand بواسطة الخلايا المحددة. على سبيل المثال ، يتم التعبير عن مستويات عالية من روابط Dll4 في الخلايا الظهارية الصعترية ، مما يخلق مكانًا تشريحيًا لإشارات Notch في تطوير الخلايا التائية [12-14]. يتم أيضًا تنظيم إشارات الشق بواسطة O-glycosylation لبقايا السيرين أو الثريونين في مجالات عامل نمو البشرة (EGF) للمستقبلات. فقدان تشوه O- glycosylation فقدان إشارات الشق [15]. يمكن استطالة ارتباط O-glycosyil بإضافة N-acetylglucosamine بواسطة glycosyltransferase Fringe ، مما يؤدي إلى تحيز مستقبلات Notch للإشارة بشكل تفضيلي عبر روابط تشبه دلتا عبر روابط خشنة [16]. الحذف الجيني لـ هامش تحفز الجينات عادةً أنماطًا ظاهرية لفقدان الوظيفة ، بما في ذلك التأثيرات على نمو الخلايا التائية [17].

    بعد التنشيط الأولي للبروتين ، يتم تنظيم إشارات Notch من خلال الاستهداف السريع لـ ICN النشط للتدهور البروتيني من خلال مجال PEST الخاص بالطرف C عبر FBW7 E3 ubiquitin ligase. FBW7 الطفرات والاقتطاع من NOTCH1 تم تحديد مجال PEST في ابيضاض الدم الليمفاوي الحاد للخلايا التائية (T-ALL). أكثر من 50٪ من جميع عينات المرضى وخطوط الخلايا T-ALL تحمل تنشيطًا NOTCH1 الطفرات ، بما في ذلك اقتطاع PEST والطفرات الغشائية القريبة التي تحفز تنشيط المستقبل [2،18،19].

    تعد إشارات الشق ضرورية لتطوير الخلايا التائية ، ويمكن أن تتلف آثارها لدفع T-ALL [2]. في هذا السياق ، وهو ليس محور التركيز المركزي لمراجعتنا ، تشتمل الآليات الطفرية الرئيسية لتنشيط الشق الورمي على طفرات نقطية تؤثر على مجال عدم تغاير الخلايا خارج الخلية NOTCH1 ، مما يؤدي إلى تنشيط مستقبلات حال للبروتين التكويني وطفرات تقطع المجال C-terminal NOTCH1 PEST داخل الخلايا ، زيادة عمر النصف بعد التنشيط. يمكن أن تحدث هاتان الفئتان من الطفرات معًا في نفس الوقت NOTCH1 أليل ، مما يشير إلى التعاون. تماما ، التنشيط NOTCH1 تم الإبلاغ عن الطفرات والأحداث الجينية ذات الصلة في 60-70 ٪ على الأقل من حالات T-ALL الأولية ، بما يتوافق مع وظيفة الأورام السائدة لإشارات Notch في هذا المرض.

    بصورة مماثلة، NOTCH1 و NOTCH2 تم العثور على طفرات في الأورام اللمفاوية للخلايا البائية المختلفة ، مع NOTCH1 تتطور بشكل متكرر في ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن (CLL) و NOTCH2 في ليمفوما المنطقة الهامشية [20-25]. عادةً ما تكون هذه الطفرات عبارة عن طفرات ذات إطار أو طفرات غير منطقية تقلل من معدل دوران ICN عن طريق اقتطاع مجال C-terminal PEST لجعل ICN أقل عرضة للتدهور. ومن المثير للاهتمام ، بغض النظر عن صريح NOTCH1 الطفرات ، ما يقرب من 50 ٪ من حالات CLL في سلسلة واحدة كان لها a الشق عالية وجد توقيع التعبير الجيني وسلسلة أخرى زيادة تنشيط NOTCH1 عن طريق التلوين المناعي الكيميائي في أكثر من 80٪ من الحالات ، مما يشير إلى أن بروابط Notch تقود الإشارات في CLL حتى مع مستقبل Notch غير متحور [26،27].

    3. تطوير الخلايا التائية

    يستمر تطور الخلايا التائية بعد أن تمايز أسلاف الخلايا الليمفاوية عن الخلايا الجذعية المكونة للدم في نخاع العظم وتهاجر إلى الغدة الصعترية [28]. تحفز الخلايا الظهارية المتخصصة في الغدة الصعترية الخلايا التائية على التطور على طول نهج تدريجي منظم. تبدأ العملية بالخلايا التوتية المبكرة التي تكون سلبية مزدوجة للتعبير عن سطح الخلية عن CD4 و CD8. التأثير التراكمي لهذه العملية هو توليد خلايا CD4 + و CD8 + T مع ذخيرة متنوعة قادرة على التعرف على مجمعات مستضد الببتيد- MHC.

    تم وصف Notch تقليديًا لدوره في التطور المبكر للخلايا التائية. تمت مراجعة هذا الموضوع في مكان آخر [29] ، لكننا سنسلط الضوء على الملاحظات الهامة ذات الصلة بتفسير الرؤى في الخلايا التائية الناضجة. تلعب إشارات الشق دورًا مهمًا خلال التزام السلالة T في الغدة الصعترية ، وهو الدور الذي كان يُعتقد في البداية أنه على حساب تكوين اللمفاويات البائية. التعطيل الجيني لـ Notch1 أو آلية النسخ النهائية الخاصة بها تؤدي إلى الغدة الصعترية ناقصة التنسج التي تسمح بتنمية سلالة B داخل التثقية [3،30]. بالمقابل ، ينتج عن الإفراط في التعبير عن الشق النشط بشكل أساسي تطوير خلايا T المستقلة عن الغدة الصعترية وقمع نمو خلايا نخاع العظم B. ومع ذلك ، يمارس Notch أيضًا تنظيمًا سلبيًا للمصائر النخاعية في الغدة الصعترية [31،32]. وبالتالي ، فإن النموذج الأصلي للشق الذي يتحكم في قرار مصير الخلية الثنائية T / B أدى إلى نمط أكثر تعقيدًا من Notch يقود تطور سلالة T أثناء قمع مصائر الخلايا البديلة المتعددة. ومن المثير للاهتمام ، أن العمل الأخير أبلغ عن دور لإشارات Notch أثناء الخطوات الأولية الأولية لمواصفات النسب اللمفاوية والتائية في نخاع العظم ، مما يشير إلى أن عناصر اللحمة البطانية وغير البطانية في البيئة المكروية لنخاع العظم يمكن أن توفر إشارات إلى أسلاف اللمفاويات من خلال Dll4 Notch ligand [33،34]. ومع ذلك ، فإن وفرة تعبير Dll4 في نخاع العظم و / أو توزيعه الدقيق الدقيق يجب أن يظل محكومًا بإحكام ، حيث يمكن أن يؤدي انحسار Dll4 الواسع في الفئران التي تعاني من نقص LRF إلى تطوير خلايا T خارج التثبيط على حساب سلالات أخرى [35 ، 36].

    عندما تدخل الأسلاف اللمفاوية إلى الغدة الصعترية ، فإنها تواجه تعبيرًا كثيفًا من بروابط Notch على ظهارة الغدة الصعترية القشرية والتي تعتبر ضرورية لتكوين الغدة الصعترية [3 ، 13 ، 14 ، 37 ، 38]. تستمر إشارات الشق حتى نقطة تفتيش مستقبلات الخلايا التائية السابقة ، وبعد ذلك تنخفض شدة إشارات Notch [39-42]. تتلقى الخلايا التوتية الموجبة المزدوجة القليل من إشارات الشق في ظل الظروف الفسيولوجية. يمكن الاستغناء عن الشق للاختيار الإيجابي والسلبي [43-44] ولإطلاق الخلايا التائية الناضجة في المحيط.

    4. تؤثر إشارات الشق على وظيفة الخلايا التائية الناضجة

    تم الآن إنشاء دور مهم لإشارات Notch في الخلايا التائية الناضجة في نماذج دفاع المضيف والمناعة الذاتية والمناعة الذاتية (الجدول 1). بدأ العمل الذي يصف كيفية تأثير Notch وظيفيًا على الخلايا التائية الناضجة بتجارب الإفراط في التعبير ، مما أدى إلى استنتاجات تمت مراجعتها بعد ذلك بناءً على في الجسم الحي، استراتيجيات فقدان الوظيفة.

    الجدول 1. الأدلة التجريبية التي تدعم دور إشارات الشق في وظيفة الخلايا التائية الناضجة.

    تشير الدلائل المبكرة على دور Notch في الخلايا التائية الناضجة إلى وجود تأثير محتمل. إن الإفراط في التعبير عن Jagged1 في خلايا تقديم المستضد المحترفة (APCs) التي تعبر عن مستضد عث غبار مضيف يمنح التسامح ويقود تمايز خلايا CD4 + T إلى الخلايا التائية المنظمة المثبطة للمناعة (Treg) [72]. لوحظ تسامح مماثل وتمايز Treg عندما قدمت الـ Jagged1-overexpressing مستضدات فيروس Epstein-Barr لخلايا T ذاتية أو خيفي في الثقافة ، مما يشير إلى دور Notch في تحمل الفيروس و alloantigens [73،74]. ومع ذلك ، فإن نماذج الإفراط في التعبير هذه لا ترتبط جيدًا بالآخرين في المختبر النتائج التي توصلت إليها أن روابط Notch في APCs تم تنظيمها استجابةً لمواجهة مسببات الأمراض ، مما يشير إلى وظائف مسببة للالتهابات [75-77].

    في الآونة الأخيرة ، علم الوراثة والصيدلة في الجسم الحي أظهرت استراتيجيات فقدان الوظيفة تأثيرًا مُسبِّبًا للالتهاب مهيمنًا لإشارات Notch في الخلايا التائية الناضجة. تبدو إشارات الشق مهمة للاستجابة القوية للخلايا التائية في دفاع المضيف (الجدول 1). على سبيل المثال ، الحذف المشروط لـ Notch1 و Notch2 (ولكن ليس بمعزل عن غيرها) في خلايا الماوس CD4 + T تمنح القابلية للإصابة الليشمانيا العدوى [47] ، مما يشير إلى أن Notch ضروري لتوليد خلايا تفرز IFNγ للسيطرة على العدوى الطفيلية. ومن المثير للاهتمام أن dll1 تم ربط الجين بالإصابة بداء الليشمانيات الحشوي [78]. في نماذج الإصابة الأخرى ، Notch2 يؤدي الخسارة إلى ضعف وظيفة الخلايا التائية CD8 + ومنح الحساسية للطفيلي المثقبية الكروزية [45]. وراثي Notch1 و Notch2 تعطيل تعطيل استجابة خلايا CD8 + T لكليهما الليستريا وعدوى الأنفلونزا ، مما يضعف في نهاية المطاف إزالة مسببات الأمراض [48،50]. في الجسم الحي كما أدى إعطاء الجسم المضاد المعادل ضد Dll1 إلى إعاقة إزالة عدوى الأنفلونزا وأدى إلى ارتفاع معدل الوفيات وانخفاض إنتاج IFNγ ، وهو اكتشاف تم تكراره عند في الجسم الحي تثبيط عموم الشق عن طريق مثبطات بيتا سيريزاز (GSI) [49]. أدى التعبير عن شكل سلبي سائد من MAML (DNMAML) في خلايا CD4 + T لمنع إشارات Notch إلى زيادة الأعباء الفطرية من المستخفية الحديثة [51]. وبالمثل ، فإن الجسم المضاد المعادل ضد Dll4 يضعف التحكم المناعي للورم الحبيبي الرئوي المتفطرات مع مستويات أقل من السيتوكينات الوقائية الموجودة في هذه الفئران [46]. شوهد أيضًا ضعف في استجابة خلية CD4 + T مع مستضدات النموذج عند الحذف الشرطي لـ Notch1 / 2 أو Rbpj (مقابل حذف دلل 4 في ناقلات الجنود المدرعة) [70 ، 71]. إجمالاً ، أثبتت مناهج فقدان الوظيفة التأثيرات المسببة للالتهابات لإشارات Notch على الخلايا التائية الناضجة في دفاع المضيف ، ولكن مع عواقب خاصة بالسياق.

    في الجسم الحي كشفت تجارب فقدان الوظيفة في نماذج المناعة الذاتية أيضًا عن الدور الالتهابي المهيمن لإشارات الشق في الخلايا التائية الناضجة (الجدول 1). في نموذج الفأر لمرض التصلب المتعدد ، أدى تثبيط الشق بواسطة مثبطات γ-secretase (GSI) إلى إبطاء تقدم المرض [52]. تم دعم هذا الاكتشاف المثير من خلال دراسات لاحقة تشير إلى أدوار لـ Dll4 و Notch3 عبر الأجسام المضادة المعوقة الجهازية [52-56]. لاحظنا أيضًا حماية دراماتيكية للمرض في الفئران ذات الخلايا التائية المحرومة من إشارات Notch عبر التعبير عن DNMAML [57]. بدت هذه الحماية مستقلة عن تنشيط الخلايا التائية والتمايز في الأعضاء الليمفاوية الثانوية ، على الرغم من أن الخلايا التائية المتفاعلة المايلين المحرومة من الشق في الجهاز العصبي المركزي لم تنتج إلتهاب IL-17A و IFNγ ، مما يشير إلى التأثيرات المحلية لمسار Notch في الهدف. عضو. تشير الارتباطات السريرية والدراسات النقابية الأخرى أيضًا إلى أدوار Notch في اضطرابات المناعة الذاتية الأخرى ، بما في ذلك التهاب المفاصل الروماتويدي والتصلب الجهازي ، وقد سمح علاج GSI بالفعل بتحسين المرض في نماذج الفئران [79-81]. ومع ذلك ، تتطلب نماذج أمراض المناعة الذاتية مزيدًا من العمل باستخدام استراتيجيات فقدان الوظيفة الأكثر استهدافًا لتوضيح دور إشارات Notch في هذا السياق.

    تعد إشارات الشق في الخلايا التائية منظمًا حاسمًا للمناعة الخيفية أثناء كل من رفض زرع الأعضاء الصلبة ومرض الكسب غير المشروع مقابل المضيف (GVHD) بعد زرع نخاع العظم الخيفي ، والذي قمنا بمراجعته في مكان آخر [82]. كما هو الحال في نماذج دفاع المضيف ، اعتمدت الأبحاث المبكرة على الإفراط في التعبير عن بروابط Notch ، مما يشير إلى وجود تأثير محتمل لإشارات Notch في الخلايا التائية. يمكن نقل الخلايا الليفية التي تفرط في التعبير عن كل من ألوانتيجين Dll1 و MHC المحمل بالتبني إلى الفئران ذات الطعوم القلبية لتأخير رفض الكسب غير المشروع بوساطة CD8 [83]. علاوة على ذلك ، فإن ناقلات الجنود المدرعة Jagged1-overexpressing (جنبًا إلى جنب مع حصار CD40) أخرت رفض الطعم الخيفي القلبي [84]. ومع ذلك ، كما لوحظ في نماذج العدوى والمناعة الذاتية ، في الجسم الحي وبدلاً من ذلك ، كشفت مناهج فقدان الوظيفة عن الدور المهيمن للالتهاب لإشارات Notch في المناعة الخيفية (الجدول 1). أدى استخدام الأجسام المضادة التي تحجب Dll1 جنبًا إلى جنب مع حصار التكلفة إلى تأخير الرفض وتقليل إفراز السيتوكين الالتهابي في نموذج فأر زرع قلب غير متطابق مع معقد التوافق النسيجي الكبير [67]. وبالمثل ، فإن الحصار الأكثر اكتمالا من الدرجة الأولى مع الأجسام المضادة المسدودة Dll1 و Dll4 أو الاستئصال الخاص بالخلايا التائية لإشارات الشق باستخدام DNMAML يؤخر رفض الطعم الخيفي القلبي دون حظر التكلفة [68]. ومن المثير للاهتمام ، أن حصار Dll1 / 4 قصير المدى خلال فترة الزرع المحيط كان كافياً لمنح الإسقاط ضد الرفض بوساطة الخلايا التائية CD4 + في هذا النموذج. وبالمثل ، أظهر العمل الأخير دورًا لحصار الأجسام المضادة Notch1 حول الزرع في تأخير رفض الكسب غير المشروع في نماذج زرع القلب والرئة غير المتطابقين مع MHC بالإضافة إلى نموذج حيث يتم تطعيم جلد الإنسان على فأر بنظام خيمري لتكوين الدم البشري [69] . وجد هذا العمل أن استنفاد Treg من خلال الأجسام المضادة لـ CD25 ألغى التأثيرات المفيدة لحصار Notch وهذا الشرطي Notch1 الحذف في تريجس يمكن بالمثل تأخير رفض الكسب غير المشروع.

    GVHD هو نتيجة مهددة للحياة من استجابة مناعية خيفية بعد زرع نخاع العظم ، حيث تهاجم الخلايا التائية المانحة الأنسجة المتلقية [82]. وجدنا حماية دراماتيكية ضد GVHD في عمليات زرع غير متطابقة مع MHC عندما تم حظر إشارات Notch في الخلايا التائية المانحة إما عن طريق تعبير DNMAML الشرطي أو فقدان RBP-Jκ [58،59]. قمنا باستنساخ هذه التأثيرات عبر الشرطية Notch1 و Notch2 الحذف في الخلايا التائية المانحة [60 ، 61]. لقد حصلنا أيضًا على حماية مماثلة باستخدام الأجسام المضادة المعطلة ضد روابط Dll1 و Dll4. لوحظ دور مهيمن لـ Notch1 و Dll4. ومن المثير للاهتمام ، أن الحصار العابر لـ Dll1 / 4 في وقت الزرع منح حماية طويلة الأمد من GVHD. حددت مجموعات أخرى الحماية من GVHD عند إلغاء إشارات Notch في الخلايا التائية الناضجة في نماذجها [62-64]. بينما استخدم أحد النماذج الخسارة الشرطية لـ RBP-Jκ في Tregs للإشارة إلى أن إشارات Notch في Tregs هي المحرك الأساسي لحماية GVHD [64] ، فإن الحذف الشرطي جنبًا إلى جنب لإشارات Notch في Tregs جنبًا إلى جنب مع Tconvs كشف أن تثبيط Notch في Tconvs ظلت ضرورية لمنح الحماية من GVHD [65].

    بشكل عام ، عبر نماذج العدوى والمناعة الذاتية والمناعة الخيفية ، في الجسم الحي كشفت تجارب فقدان الوظيفة عن وظيفة مسببة للالتهابات متعددة الأشكال لإشارات الشق في الخلايا التائية الناضجة. بشكل جماعي ، يظهر هذا العمل قوة في الجسم الحي نماذج فقدان الوظيفة للكشف عن الأدوار الفسيولوجية لإشارات Notch كإفراط في التعبير ، اقترحت تجارب اكتساب الوظيفة دورًا متناقضًا ومسببًا للتسامح لـ Notch في هذه الإعدادات.

    5. مسارات الإشارات داخل الخلايا الشق في الخلايا التائية الناضجة

    تعبر خلايا CD4 + و CD8 + T الناضجة عن مستقبلات Notch1 و Notch2 [77،85–87] ، مع تعبير منظم يتبع تحفيز مستقبل الخلايا التائية (TCR) [88]. لوحظ أيضًا زيادة Notch1 المشقوق بعد التحفيز المستضدي لخلايا CD4 + T [85]. إلى جانب Notch1 و Notch2 ، تم استكشاف Notch3 لتأثيراته في تطوير الخلايا التوتية [89] وفي T-ALL [90] ، واكتشفته مجموعة واحدة على الأقل في الخلايا التائية الناضجة المستزرعة [88]. ومع ذلك ، في حين أن الأجسام المضادة الجهازية التي تحجب Notch3 كانت وقائية في نموذج فأر مصاب بالتصلب المتعدد ، لم يتم الإبلاغ عن أي بيانات عن فقدان الوظيفة الجينية حتى الآن توضح دورها في الخلايا التائية الناضجة. في المقابل ، اقترحت تجارب التعبير المفرط لـ Notch3 دورًا محتملًا يحتاج إلى مزيد من الاستكشاف [91،92].

    في الخلايا التائية الناضجة ، كما هو الحال في تطوير الخلايا التوتية ، إشارات Notch عبر الانقسام التحلل للبروتين للمستقبل لإطلاق ICN ، والذي ينتقل إلى النواة ويبدأ التنشيط النسخي للجينات المستهدفة. لا تزال طبيعة وتنظيم أهداف نسخ Notch غير مفهومة جيدًا في الخلايا التائية الناضجة (الشكل 2). أظهرت تجارب اكتساب الوظيفة زيادة هس 1 و Dtx1 التعبير عند تعرض Notch ligand [73،93] ، وقد لاحظنا تغيرات في Dtx1, هس 1, Il2ra و تريب 2 التعبير الجيني باستخدام في الجسم الحي نموذج alloimmunity مع Notch ligand blockade - جميع الجينات التي تم تحديدها سابقًا كأهداف Notch في سياقات أخرى [66]. وجد آخرون أن ICN قادرًا على ربط ملف غزمب المروج [45]. في الآونة الأخيرة ، باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي بالجملة ، وجدنا أن تثبيط Notch أثناء زرع نخاع العظم الخيفي يضعف النسخ لمجموعة فرعية من الجينات الخاضعة للتنظيم Myc ويغير برنامج النسخ المستقل إلى حد كبير عن الأهداف المحددة في ابيضاض الدم في الخلايا التائية وتكوين الغدة النخامية [65].

    الشكل 2. أصناف الجينات المستهدفة نسخية من الدرجة الأولى في الخلايا التائية الناضجة. ينظم Notch النسخ ديناميكيًا عن طريق ربط RBP-Jκ وعضو من عائلة MAML لتجنيد محفزات إضافية وتغيير بنية الكروماتين عالميًا في مجموعات من المعززات والمروجين. تم إجراء معظم الأبحاث على مستوى الجينوم في أهداف نسخ Notch في تطوير الخلايا التوتية وسرطان الدم الناجم عن الخلايا التائية ، مع أهمية غير واضحة للخلايا التائية الناضجة. في هذا السياق ، ثبت أن Notch يغير نسخ الجينات المختارة ذات الأهمية المناعية المتعلقة بتمايز الخلايا التائية ووظيفتها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عددًا صغيرًا من أهداف Notch الموصوفة بشكل كلاسيكي لها تأثيرات مناعية مزعومة في الخلايا التائية الناضجة (على سبيل المثال هس 1, Dtx1, تريب 2). ومع ذلك ، من المحتمل أن تظل العديد من أهداف النسخ ذات الصلة من الناحية المناعية ليتم تحديدها في الخلايا التائية الناضجة.

    لقد ثبت أن Notch ينظم عددًا من الجينات اللازمة لتوجيه مصائر تمايز الخلايا التائية المختلفة ، كما هو موضح بمزيد من التفصيل أدناه. في الواقع ، لقد ثبت أن Notch هو الهدف تي بي إكس 21, Il4, Gata3-1a, Il17a و رورك (الشكل 2) [52،77،94،95]. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن Notch ينظم بشكل مباشر Ifng عبر الارتباط بـ Ifng محسن CNS-11 [96]. ومع ذلك ، لا تزال أهداف النسخ من إشارات Notch مدروسة بشكل أفضل في تطوير الخلايا التوتية والخلايا الخبيثة. من غير الواضح إلى أي مدى يمكن تطبيق هذه النتائج على الخلايا التائية الناضجة حيث تم العثور على العديد من الأهداف لتكون من نوع الخلية وتعتمد على السياق. على سبيل المثال، IL7RA كان جينًا مستهدفًا تم التحقق منه جيدًا في أسلاف الخلايا الصعترية و T-ALL ، على الرغم من أنه لا يزال يتعين استكشافه في الخلايا التائية الناضجة [1097-99]. بغض النظر ، يبدو من المحتمل ، كما هو موضح في ابيضاض الدم بالخلايا التائية ، أنه يتم تنظيم جزء صغير فقط من مواقع الارتباط ICN / RBP-Jκ ديناميكيًا [10].

    تشير البيانات الناشئة أيضًا إلى دور محتمل لإشارات Notch غير المتعارف عليها حيث يمارس Notch وظائف بيولوجية بشكل مستقل عن انتقال ICN إلى النواة لدفع النسخ باستخدام RBP-Jκ و MAML وعوامل تنشيط أخرى [52،93،100-102]. تم الإبلاغ أولاً عن ذباب الفاكهة وخلايا الثدييات المستزرعة للاستجابة لإشارات Notch بشكل مستقل عن مجمع التنشيط النسخي [103،104]. تم أيضًا اقتراح الأدوار الخاصة بمسارات إشارات Notch غير المتعارف عليها في الخلايا التائية الناضجة [52،93،101،102]. تتضمن هذه المسارات الإشارات عبر تنظيم Tbx21 وتنشيط NF- B. في الواقع ، تم العثور على ICN معقدًا على تي بي إكس 21 المروج والتفاعل مباشرة مع وسيطة مسار NF-B ، مما يدعم دورًا لإشارات الشق غير الكنسي في الخلايا التائية الناضجة.

    بشكل عام ، تتمثل الإستراتيجية الأكثر صرامة لتحديد إشارات Notch غير المتعارف عليها في إظهار التناقض الظاهري بين الإلغاء الوراثي أو الدوائي لمستقبلات Notch وحذف أو ضعف آلية النسخ (إما عن طريق فقدان تعبير RBP-Jκ أو DNMAML). على سبيل المثال ، تم اقتراح دور لإشارات الشق غير الكنسي في التحكم في إنتاج IFNγ بواسطة خلايا CD4 + T أثناء الليشمانيا العدوى [47]. Notch1 و Notch2 منح التعطيل في الخلايا التائية القابلية للإصابة بالعدوى ، لكن الفئران التي تعاني من فقدان مشروط مماثل لـ RBP-Jκ ظلت محمية. توفر هذه البيانات دليلًا على وجود مسار غير قانوني لإشارات Notch في هذا الإعداد ، على الرغم من أنه لا يزال يتعين تحديد الآليات الجزيئية الدقيقة. وجد نهج وراثي صارم بالمثل دورًا محدودًا لإشارات Notch غير المتعارف عليها في Tregs ، على الرغم من أن الإشارات المتعارف عليها ظلت هي المسار المهيمن [64]. بعد اكتشاف أن Tregs التي تعاني من نقص Notch1 و RBP-Jκ قد عززت التوسع وتحريض التسامح ، أجبر المؤلفون تعبير ICN في Tregs لدفع اختلال وظائف Treg والمناعة الذاتية. أنقذ فقدان RBP-Jκ في الخلايا المعبرة عن ICN العديد من هذه الأنماط الظاهرية (لصالح المسار الكنسي). ومع ذلك ، لم تتأثر النتائج المختارة ، مثل ضعف نزع الميثيل Foxp3، مما يشير إلى دور للإشارة غير المتعارف عليها. بشكل عام ، على الرغم من أن الإشارات غير المتعارف عليها تحدث في بعض الحالات في الخلايا التائية الناضجة ، إلا أنها تأكيدية في الجسم الحي، تظل دراسات فقدان الوظيفة ضرورية لتحديد مدى ملاءمة هذه الظاهرة في معظم السياقات.

    6. تشوير في التمايز الخلايا التائية

    استخدام فقدان الوظيفة ، في الجسم الحي قدمت النمذجة أيضًا وضوحًا لكيفية وظائف Notch في تمايز الخلايا التائية الناضجة. التمايز هو استقطاب للاستجابة المناعية تجاه مجموعة معينة من الوظائف الأكثر فعالية في مكافحة نوع معين من التهديد. أثناء التمايز ، تستجيب هذه الخلايا CD4 + T لـ APCs عبر إشارات خلية جوكستاكرين والسيتوكينات القابلة للذوبان. تشمل اثنتان من أبرز حالات التمايز مصير الخلية المساعدة T 1 (Th1) حيث خلايا CD4 + T ، مدفوعًا بعامل النسخ T-bet (المشفر بواسطة تي بي إكس 21) ، اجعل IFNγ لمكافحة الفيروسات ومسببات الأمراض داخل الخلايا [105] ومصير خلية Th2 حيث تكافح الخلايا التائية طفيليات الديدان الطفيلية عن طريق إنتاج IL-4 و IL-5 و IL-13 من خلال عامل النسخ GATA3 [106-108]. على الرغم من أن الآخرين قد راجعوا دور Notch في تمايز الخلايا التائية ، فإننا سنركز على التقييم النقدي للأدبيات لتقييم الأدلة التي تبدو متناقضة واستنباط موضوعات أكبر ناشئة [109].

    اقترح نموذج مبكر لكيفية تأثير Notch على تمايز الخلايا التائية الناضجة أن Notch كان مفتاحًا ثنائي الإمكانات ، يقوم بالتبديل بين مصائر الخلية Th1 و Th2 ، مع عواقب تعتمد على طبيعة روابط Notch المعنية. في الواقع ، وجد العمل المبكر أن الإفراط في التعبير القسري عن بروابط Notch Dll4 و Jagged1 في APCs أدى إلى تمايز محدد ليجند لخلايا CD4 + T الناضجة إلى مصائر خلية Th1 أو Th2 ، على التوالي [77].

    ومع ذلك ، فإن النموذج المقترح حديثًا حيث يعمل Notch كمضخم غير متحيز لتمايز الخلايا التائية قد يتوافق بشكل أفضل مع البيانات المتاحة [96]. يساعد نموذج مكبر الصوت في تجميع النتائج المتضاربة بخلاف ذلك ، حيث يتحكم Notch في التعبير الجيني لبرامج التمايز النسخي المتعارضة ، بما في ذلك لعب دور في الاستهداف تي بي إكس 21, Il4, Gata3-1a, Il17a و رورك [52,77,94,95]. يوضح نموذج مكبر الصوت البيانات التي تبدو متناقضة والتي اقترحت أدوارًا لإشارات Notch في تعزيز استجابات Th1 أو Th2 في ظل ظروف استقطاب مختلفة. For example, Notch was reported to promote Th1 differentiation as Dll1 could drive Th1 commitment ex vivo [92], while Notch blockade via GSI suppressed Th1 differentiation في الجسم الحي [52]. Others proposed that Notch promoted Th2 differentiation, as DNMAML expression led to impaired IL-4 and Th2 cytokine production and impaired defence against Trichuris muris [94,110]. An amplifier model, whereby Notch helps sustain expression of different gene targets for both Th1 and Th2, synthesizes these data and makes sense of how a fundamental cell signalling pathway can drive differentiation of several distinct lineages. In other words, Notch regulates distinct transcriptional programmes for differentiation to various T cell fates by sensitizing T cells to cytokine-derived and other regulatory signals. This model was proposed after experiments using conditional expression of DNMAML to ablate Notch signalling found that Notch had no impact on Th2 initiation following infection with the helminth T. muris, but did affect maintenance of Th1 and Th2 programmes [96]. Notch was also shown to be needed for the maintenance of the Th17 response (another differentiation state characterized by IL-17 expression that is important in immunity against extracellular pathogens and associated with autoimmune conditions). The amplifier model is further supported by mechanistic work showing that Dll4 expression on APCs could activate CD4 + T cells via augmenting PI3 K pathway signalling downstream of CD28 co-stimulation through a pattern of activity reminiscent of costimulatory signals [70].

    Beyond Th1, Th2 and Th17, Notch has also been linked to other differentiation states. Th9 responses, so called for the production of the cytokine IL-9, are related to Th2 in anti-helminth immunity and appear to be implicated in certain autoimmune diseases. It also requires Notch signals as loss of Notch1/2 receptors abrogated the development of Th9 cells, while ICN, RBP-Jκ and Smad3 (downstream of TGFβ) were all found to cooperatively bind the Il9 promoter [53].

    Notch also regulates T cell differentiation into follicular T helper cells (Tfh). Tfh cells specialize in helping B cells during isotype class switching and affinity maturation via CD40 L and secreted cytokines [111]. Notch1/2 deletion in T cells resulted in decreased numbers of Tfh and IL-21 production in response to parasitic infection and hapten immunization [112], translating into impaired germinal centre formation and IgG1 production independently of Notch's effects on IL-4.

    Notch signalling may also regulate Treg differentiation, which mediates peripheral tolerance via FoxP3-dependent mechanisms [113]. Overexpression studies first suggested that Jagged ligands were capable of promoting Treg expansion [73]. Indeed, cultured T cells exposed to TGFβ, which assume a Treg-like phenotype, lost this ability upon addition of GSI [114]. لكن، في الجسم الحي loss-of-function approaches suggested an alternative role for Notch in Tregs. Genetic Notch1 أو Rbpj inactivation instead led to a ‘super-regulatory’ phenotype [64]. Consistent with this work, blocking Notch signalling في الجسم الحي through genetic or pharmacologic means during allogeneic bone marrow transplantation resulted in Treg expansion [58,66]. شاملة، في الجسم الحي work suggests that Notch signalling curtails Treg function.

    7. Source and specificity of Notch ligands

    في الجسم الحي T cell conditional abrogation of Notch receptors and of the Notch transcriptional machinery (either via RBP-Jκ loss or DNMAML expression) has been the most robust approach to glean insights into the pleotropic effects of Notch in mature T cells. Ligand-targeted genetic strategies have proven initially more challenging, given limited insight into cellular sources of ligands and possibly different or redundant effects from different ligands. Loss-of-function strategies targeting ligands therefore mostly relied on systemic blocking antibodies. Otherwise, many experiments have depended upon ligand over-expression models, which are hypothesis-generating but less physiologically relevant.

    In development, the thymic epithelial cell niche where Notch ligands are provided to early thymocytes has been well characterized (figure 3) [12–14]. The corollary niche for mature T cells in the periphery is only beginning to emerge. Initial focus centred on professional APCs as the suspected cellular source of Notch ligands, as they provide antigen and multiple costimulatory signals during T cell activation. Indeed, Notch ligands are expressed by APCs and في المختبر experiments where Notch ligands were induced by Toll-like receptor (TLR) agonism suggested that APCs could be the cellular source of ligands [77,115,116]. Furthermore, Notch ligands upregulated in a subpopulation of APCs from mice receiving allogeneic bone marrow transplantation could activate T cells في المختبر in a ligand-dependent fashion [63].

    Figure 3. The Notch niche in primary and secondary lymphoid organs. (أ) Developing CD4 − CD8 − (‘double-negative’) thymocytes receive essential Notch signals from Delta-like 4 Notch ligands expressed by thymic epithelial cells. These ligands interact with Notch1 receptors in developing T cells. The specialized thymic niche for T cell development also releases chemokines to attract early T lineage progenitors and Stem Cell Factor (SCF) to support their survival. (ب) Mature T cells receive Notch signals from Delta-like 1 and 4 Notch ligands expressed by non-haematopoietic fibroblastic stromal cells in secondary lymphoid organs. These ligands interact with Notch1 and Notch2 expressed by mature T cells. This niche also provides chemokines to attract circulating T cells in the periphery and an IL-7 pro-survival signal.

    However, the physiologic relevance of في المختبر experiments suggesting APCs as the source of Notch ligands for mature T cells had not been rigorously confirmed with في الجسم الحي experimentation. On the contrary, loss-of-function في الجسم الحي experiments uncovered a non-haematopoietic source of Notch ligands. This was first suggested for marginal zone B (MZB) cells—another lymphocyte population—as bone marrow chimeras identified the source of Dll1 necessary to generate MZBs to be non-haematopoietic [117]. This was followed by an elegant series of experiments whereby Dll1 و Dll4 were conditionally inactivated in non-haematopoietic secondary lymphoid organ (SLO) stromal cell populations that expressed a Ccl19-driven Cre recombinase [118]. By lineage tracing cells expressing the Ccl19-Cre transgene, candidate stromal cell subpopulations were defined among Dll1-expressing cells in the spleen (CD45 − CD31 − PDPN − ) responsible for MZB generation and among Dll4-expressing cells in lymph nodes (CD45 − CD31 − CD35 +/− PDPN + ) necessary for Tfh differentiation. The role for these non-haematopoietic stromal cells in SLOs was particularly intriguing given that the only other known niche for Notch signalling in the thymus similarly depends upon Notch ligand expression by non-haematopoietic cell types (thymic epithelial cells). Past work had also found high levels of Dll1 and Dll4 expression on blood and lymphatic endothelial cell populations [117,119–122]. Endothelial cell populations had been suggested to be the source of Notch ligands in developing liver and neural stem cells [123,124]. Though endothelial cells were also implicated as the ligand source for immune cells [117], more recent work instead points to a non-haematopoietic, non-endothelial cell source [118].

    In alloimmunity and GVHD, we found the cellular source of Notch ligands to be non-haematopoietic as well [66]. This finding was unexpected given prior work suggesting that donor and host APCs are critical to activate alloreactive donor T cells in GVHD [125,126]. استخدام Ccl19-Cre-driven Dll1 و Dll4 inactivation, we identified a non-haematopoietic SLO stromal cell subpopulation (CD45 − CD31 − PDPN + CD157 + ) as the likely cellular source of Dll1/Dll4 ligand in GVHD [66]. These fibroblastic stromal cells are believed to reside predominantly in the T zone of the SLO. It is currently unknown why these non-haematopoietic stromal cells are the physiologically relevant source of Notch ligands in allogeneic transplant. It is interesting to speculate that the expression of T-cell chemoattractants CCL19 and CCL21 may render these cells analogous to thymic epithelial cells, which express Dll4 as well as CCL21/25 and CXCL12 under the control of the Foxn1 transcription factor (figure 3) [12]. SLO fibroblastic stromal cells also secrete IL-7, which is necessary for mature T cell survival [127]. Future work should investigate how broadly relevant SLO stromal cells are as a source of Notch ligands in other immunological contexts.

    A number of reports have suggested different functional effects of the four agonistic Notch ligands. Data from conditional genetic deletion are limited given uncertainty about the relevant cellular source of ligands. However, work in stromal cells found Dll1 expression in a splenic stromal cell subpopulation critical for MZB cells, while identifying Dll4 expression in lymph nodes as essential for Tfh differentiation [118]. These data fit with our work that found a dominant role for Dll4 over Dll1 in alloreactivity using both blocking antibodies and selective deletion in Ccl19-expressing stromal cells [60,66]. Other experiments, relying upon في المختبر and overexpression models, suggested that different ligands induce distinct patterns of differentiation, with Delta-like family members associated with a Th1 response and Jagged with Th2. However, much of this work could be confounded by TLR agonism, which selectively upregulates Delta-like family members over Jagged, making it unclear how much of the Th1/Th2 differentiation bias was instead due to independent effects of TLR agonism [76,77,128]. Blocking antibodies have also suggested different effects from different ligands. Antibodies blocking Dll1 and Dll4—and not Jagged1—could suppress deleterious effects in a multiple sclerosis mouse model [54,129]. The mechanistic basis for qualitatively different signals from Delta-like and Jagged family members, which both signal similarly through the Notch receptor, is unclear. Indeed, another group using ligand overexpression in APCs did not observe a Delta-like/Jagged bias in Th1/Th2 instruction in the absence of polarizing cytokines [130]. It may be that the seemingly different effects of the different ligands are instead attributable to different cellular sources of ligands. Overall, loss-of-function في الجسم الحي approaches promise to provide the most reliable and physiologically relevant answers.

    8. Concluding remarks

    A picture of how Notch contributes to the functions of mature T cells in the periphery is slowly coming into view, although many outstanding questions remain. Importantly, lessons learned from studying the role of Notch in T cell development bore significantly on the study of Notch in mature T cells and will play an important role in future experiments to resolve open questions. Specifically, the value of في الجسم الحي, loss-of-function experiments in this context cannot be overstated. This was seen during experiments deciphering downstream Notch signalling in T cells, mapping the role of Notch in T cell differentiation and identifying the cellular source of Notch ligands. Furthermore, the concept of Notch as a bimodal switch responsible for binary cell fate decisions had to be revised, both in developing and in mature T cells, to make way for a more nuanced picture of Notch as an amplifier of other activating signals. Finally, recent work suggested that a wider range of candidate cellular sources of ligands should be considered, as non-haematopoietic SLO stromal cells have been convincingly shown to play a role in at least in some settings, even though the bulk of the literature had focused on haematopoietic APCs.

    To date, it remains unclear how broadly important stromal cells are as cellular sources of Notch ligands and to what extent other cells, including haematopoietic APCs, provide Notch signals to T cells in the periphery. Beyond TLR signalling, it is unknown which signalling pathways or transcriptional machinery control the expression of Notch ligands to impact mature T cell function. Characterization of the niche for Notch ligand presentation, as has been done in the thymus for developing T cells, remains to be done. Additionally, the downstream targets of Notch signalling in mature T cells remain ill-defined and insights into how Notch effects gene expression often rely on extrapolation from work in T cell leukaemia and developing thymocytes. Finally, if different Notch ligands do indeed physiologically provoke different functional consequences in mature T cells, the mechanistic basis for this observation remains poorly understood. The answers to these remaining questions will become particularly relevant in revealing new ways to interfere with the Notch pathway so that it might be targeted therapeutically.


    Notch Signaling

    The Notch pathway regulates cell proliferation, cell fate, differentiation, and cell death in all metazoans. Notch itself is a cell-surface receptor that transduces short-range signals by interacting with transmembrane ligands such as Delta (termed Delta-like in humans) and Serrate (termed Jagged in humans) on neighboring cells (Fig. 1). Some soluble ligands have also been identified in أنواع معينة انيقة, but these bind to Notch together with transmembrane adaptors (Komatsu et al. 2008). Ligand binding leads to cleavage and release of the Notch intracellular domain (NICD), which then travels to the nucleus to regulate transcriptional complexes containing the DNA-binding protein CBF1/RBPjk/Su(H)/Lag1 (CSL).

    Notch signaling (simplified view).

    Following their synthesis, Notch receptors are cleaved by protein convertases during exocytosis at site 1 (S1), which regulates their trafficking and signaling activity (Logeat et al. 1998 Gordon et al. 2009). During passage through the Golgi, they can be glycosylated by glycosyltransferases such as Fringe, which determines the subsequent response to different subfamilies of ligands. These and other posttranslational modifications of the receptors and ligands tune the amplitude and timing of Notch activity to generate context-specific signals. Several proteins, including E3 ubiquitin ligases (e.g., Deltex and Nedd4), Numb, and α-adaptin, regulate the steady-state levels of the Notch receptor at the cell surface. In signal-sending cells, E3 ubiquitin ligases (Neur and MIB) similarly ubiquitylate the intracellular domain of the ligand to promote epsin-mediated endocytosis, which is associated with ligand activation (Fig. 2).

    Following ligand binding, signaling is initiated when endocytosis of ligand–receptor complexes induces unfolding of a juxtamembrane negative control region (NRR) unique to Notch proteins. Unfolding of the NRR allows access by the protease ADAM10 (also known as KUZ), which removes the Notch extracellular domain by cleaving at site 2 (S2) γ-secretase then cleaves Notch within its transmembrane domain at site 3 (S3) to release various forms of the NICD. Those that have valine or methionine residues at the amino terminus escape the N-end-rule degradation pathway (Tagami et al. 2008) and are stable enough to impact transcription (see below). Interestingly, productive interactions between Notch and its ligands occur when these are present on neighboring cells (i.e., in عبر) when receptor and ligand are present on the same cell (i.e., interactions are in رابطة الدول المستقلة), activation is inhibited. رابطة الدول المستقلة interactions thus determine whether a cell will signal (the ligand is more abundant than Notch) or receive (Notch is more abundant than the ligand) (Sprinzak et al. 2010). Alternatively, in some cases ligand and receptors can be segregated into different subdomains to allow simultaneous transmission and reception of signals (Luty et al. 2007).

    Only one nuclear protein is known to mediate the bulk of Notch signals: CSL (Kopan and Ilagan 2009). CSL is a DNA-binding adaptor that interacts with many proteins to build either repressor complexes, which include histone deacetylases (HDACs) that preserve a closed chromatin conformation, or activating complexes, which contain NICD, along with other proteins including histone acetyltransferases (HATs) that open up chromatin. In canonical, CSL-mediated Notch signaling, NICD translocates to the nucleus, binds to CSL, and helps recruit the adaptor protein Mastermind-like (MAML) (Kopan and Ilagan 2009). MAML recruits the HAT p300 and components of the transcription machinery. Thus, every cleaved Notch molecule generates one signaling unit, and tuning the effectiveness of receptor–ligand interaction directly determines the amount of NICD in the nucleus. During the transcriptional activation process, NICD is phosphorylated on a degron within its PEST domain by kinases such as cyclin-dependent kinase 8 (CDK8) and targeted for proteasome-mediated degradation by E3 ubiquitin ligases such as Sel10 (also known as Fbw7). This limits the half-life of a canonical Notch signal and resets the cell for the next pulse of signaling.

    In addition to the canonical signals, mounting evidence indicates that CSL-independent activities of Notch also regulate vertebrate (Rangarajan et al. 2001 Demehri et al. 2008) and invertebrate (Ramain et al. 2001) development, but the biochemical details of this aspect of the pathway are yet to be uncovered. In the absence of ligand, Notch may also be involved in other cellular processes, such as regulating the stability of β-catenin (Sanders et al. 2009), a component of the Wnt signaling pathway (Nusse 2012).

    Under most physiological conditions, unbound Notch receptors simply recycle or are targeted for lysosomal degradation. With one exception (Mukherjee et al. 2011), only pathological or experimental conditions are known to lead to receptor activation without ligand. These include mutations in the NRR domain (Weng et al. 2004), overexpression of Notch with ADAM proteases, and exposure to calcium chelators (Bozkulak and Weinmaster 2009 van Tetering et al. 2009), all of which expose Notch to shedding by ADAM17 (also known as TACE). Notch can also become activated when ESCRT components are mutated (Moberg et al. 2005 Thompson et al. 2005 Vaccari and Bilder 2005), which delays entry into the lysosome and permits ligand-independent activation. The frequent activation of Notch by mutations in T-cell acute lymphoblastic leukemia and its frequent inactivation in head and neck squamous cell carcinomas (Agrawal et al. 2011 Stransky et al. 2011) illustrate the importance of the pathway for control of cell fate and proliferation and the severe consequences of its dysregulation.


    Activation of Notch Signaling Pathway

    The Notch signaling pathway is divided into canonical and non-canonical pathways depending on whether RBP-J&kappa is involved in pathway conduction.

    The canonical Notch signaling pathway process is as follows:

    The unactivated Notch receptor releases a soluble intracellular domain (NICD) after three hydrolysiss. Subsequently, the NICD translocates to the nucleus, where it forms a complex with the DNA binding protein CSL, displacing a histone deacetylase (HDAc)-co-repressor (CoR) complex from CSL. Components of an activation complex, such as MAML1 and histone acetyltransferases (HATs), are recruited to the NICD-CSL complex, leading to the transcriptional activation of Notch target genes.

    Notch signal changes are closely related to the occurrence and development of tumors, genetic diseases, autoimmune diseases and other diseases. The study of this pathway can provide a target for the treatment of diseases.


    Overview of Notch Signaling Pathways

    The Notch family of receptors includes Notch-1, -2, -3, and -4 are highly conserved proteins with a wide range of physiological roles including regulating cell fate, proliferation, angiogenesis, cell survival, and the immune response. Like many other proteins associated with these processes, aberrant Notch activity is reported to have complex and context-dependent effects on tumorigenesis. Upon translation, Notch undergoes several pre-processing steps during its transport to the membrane. These include the addition of O-fucose by O-fucosyltransferase 1 (POFUT1) in the endoplasmic reticulum and, in the Golgi, the addition of N-acetylglucosamine by any of three N-acetylglucosaminetransferases that in vertebrates include Lunatic Fringe (LFNG), Manic Fringe (MFNG), and Radical Fringe (RFNG). Also in the Golgi, Notch is cleaved by Furin to produce a heterodimer consisting of the Notch intracellular domain (NICD) and the Notch extracellular domain (NECD). The heterodimer is then transported to the membrane where it exists as a single pass transmembrane protein. Notch is thought to be in a cycling state that includes endocytosis and re-insertion into the membrane or it may be targeted for lysosomal degradation.

    Notch is activated by a unique process that includes ligand binding and multistep proteolytic processing. Invertebrate, Notch ligands include Delta, Serrate, and Lag2 (DSL), while their DSL counterparts in mammals include Delta-like (DLL)-1, -3, -4, Jagged 1, and Jagged 2. Like Notch, DSL ligands are single pass transmembrane receptors and typical Notch activation includes direct cell-cell interaction (trans-activation). Subsequent to binding Notch, the intracellular domain of the Notch ligand is ubiquitinated via the E3 ligase Mind Bomb-1. This initiates endocytosis of the Notch ligand/NECD complex into the ligand-expressing cell. Common endocytic factors have been implicated in this process including Clathrin, Dynamin, Epsin, and Picalm. The mechanical forces generated by these endocytosis-related events may be important for the next steps in the Notch pathway that include sequential proteolytic cleavage of Notch. Notch is first cleaved by TACE/ADAM17 and then the gamma-Secretase complex that includes Presenilin, PSENEN/PEN-2, APH1, and Nicastrin. Whether gamma-Secretase cleavage occurs at the membrane or the endosomal compartment is still a matter of investigation. After its cleavage, the NICD is released into the cytosol and translocated to the nucleus.

    Notch activity is primarily dependent on its ability to regulate gene transcription. Recombination Signal Binding Protein for Immunoglobulin Kappa J Region (RBPj) plays a crucial role in Notch-mediated gene transcription. RBPj is also known as CBF-1, or CSL based on its mammalian (CBF-1), ذبابة الفاكهة (Suppressor of Hairless), and C. ايليجانس (Lag-2) orthologs. In the absence of Notch activation, CSL/RBPj acts as a transcriptional repressor in complex with a growing list of co-repressors, linker proteins, and enzymes such as histone deacetylases (HDACs). In the nucleus the NICD displaces transcriptional repressors and forms a complex with CSL/RBPj and Mastermind-like (MAML). MAML recruits transcriptional co-activators, such as the histone acetyltransferase p300, forming a Notch activator complex that culminates in the transcription of Notch target genes. The number of proteins associated with regulating the activator complex continues to grow. There are kinases that can directly phosphorylate and positively or negatively regulate the NICD. In addition, a range of DNA-binding factors and proteins that directly interact with the NICD exists that can either promote or inhibit transcription depending on the context. Turnover of the NICD is high and phosphorylation by CDK8 promotes recognition by the E3 ligase FBW7, resulting in NICD ubiquitination and proteasomal degradation. There appears to be a complex equilibrium in place, and the balance between of the opposing regulators that dictate the overall level of Notch activity.

    Binding of Notch by DSL ligands and transcriptional activation involving CSL/RBPj is considered the canonical Notch pathway. However, descriptions of non-canonical signaling continue to be described. Several non-canonical Notch ligands have been identified that have varied effects including the inhibition or activation of the Notch pathways. In addition, it is evident that there is crosstalk between Notch and other signaling pathways, including Akt/mTOR, NF kappa B, Wnt/beta-Catenin, and others.


    Activation of Notch Signaling Pathway

    The Notch signaling pathway is divided into canonical and non-canonical pathways depending on whether RBP-J&kappa is involved in pathway conduction.

    The canonical Notch signaling pathway process is as follows:

    The unactivated Notch receptor releases a soluble intracellular domain (NICD) after three hydrolysiss. Subsequently, the NICD translocates to the nucleus, where it forms a complex with the DNA binding protein CSL, displacing a histone deacetylase (HDAc)-co-repressor (CoR) complex from CSL. Components of an activation complex, such as MAML1 and histone acetyltransferases (HATs), are recruited to the NICD-CSL complex, leading to the transcriptional activation of Notch target genes.

    Notch signal changes are closely related to the occurrence and development of tumors, genetic diseases, autoimmune diseases and other diseases. The study of this pathway can provide a target for the treatment of diseases.


    رابطة الدول المستقلة-activation in the Notch signaling pathway

    The Notch signaling pathway consists of transmembrane ligands and receptors that can interact both within the same cell (رابطة الدول المستقلة) and across cell boundaries (عبر). Previous work has shown that رابطة الدول المستقلة-interactions act to inhibit productive signaling. Here, by analyzing Notch activation in single cells while controlling cell density and ligand expression level, we show that رابطة الدول المستقلة-ligands can in fact activate Notch receptors. هذه رابطة الدول المستقلة-activation process resembles عبر-activation in its ligand level dependence, susceptibility to رابطة الدول المستقلة-inhibition, and sensitivity to Fringe modification. Cis-activation occurred for multiple ligand-receptor pairs, in diverse cell types, and affected survival and differentiation in neural stem cells. Finally, mathematical modeling shows how رابطة الدول المستقلة-activation could potentially expand the capabilities of Notch signaling, for example enabling “negative” signaling. These results establish رابطة الدول المستقلة-activation as a prevalent mode of signaling in the Notch pathway, and should contribute to a more complete understanding of how Notch signaling functions in developmental, physiological, and biomedical contexts.


    محتويات

    Notch was discovered in a mutant ذبابة الفاكهة in March 1913 in the lab of Thomas Hunt Morgan. [2] This mutant emerged after several generations of crossing out and back-crossing beaded winged flies with wild type flies and was first characterized by John S. Dexter. [3] The most frequently observed phenotype in Notch mutant flies is the appearance of a concave serration at the most distal end of the wings, for which the gene is named, accompanied by the absence of marginal bristles. [4] [5] This mutant was found to be a sex-linked dominant on the X chromosome that could only be observed in heterozygous females as it was lethal in males and homozygous females. [2] The first Notch allele was established in 1917 by C.W. Metz and C.B. Bridges. [6] In the late 1930s, studies of fly embryogenesis done by Donald F. Poulson provided the first indication of Notch's role in development. [7] Notch-8 mutant males exhibited a lack of the inner germ layers, the endoderm and mesoderm, that resulted in failure to undergo later morphogenesis embryonic lethality. Later studies in early ذبابة الفاكهة neurogenesis provided some of the first indications of Notch's roll in cell-cell signaling, as the nervous system in Notch mutants was developed by sacrificing hypodermal cells. [8]

    Starting in the 1980s researchers began to gain further insights into Notch function through genetic and molecular experiments. Genetic screens conducted in ذبابة الفاكهة led to the identification of several proteins that play a central role in Notch signaling, including Enhancer of split, [8] Master mind, Delta, [9] Suppressor of Hairless (CSL), [10] and Serrate. [11] At the same time, the Notch gene was successfully sequenced [12] [13] and cloned, [14] [15] providing insights into the molecular architecture of Notch proteins and led to identification of Notch homologs in أنواع معينة انيقة (C. ايليجانس) [16] [17] [18] and eventually in mammals.

    In the early 1990s Notch was increasingly implicated as the receptor of a previously unknown intercellular signal pathway [19] [20] in which the NICD is transported to the nucleus where it acts as a transcription factor to directly regulate target genes. [21] [22] [23] The release of the NICD was found to be as a result of proteolytic cleavage of the transmembrane protein through the actions of the γ-secretase complex catalytic subunit Presenilin. This was a significant interaction as Presenilin is implicated in the development of Alzheimer's disease. [24] This and further research into the mechanism of Notch signaling led to research that would further connect Notch to a wide range of human diseases.

    ذبابة الفاكهة contain a single Notch protein, ج. ايليجانس contain two redundant notch paralogs, Lin-12 [25] and GLP-1, [18] [26] and humans have four Notch variants, Notch 1-4. Although variations exist between homologs, there are a set of highly conserved structures found in all Notch family proteins. The protein can broadly be split into the Notch extracellular domain (NECD) and Notch intracellular domain (NICD) joined together by a single-pass transmembrane domain (TM).

    The NECD contains 36 EGF repeats in ذبابة الفاكهة, [13] 28-36 in humans, and 13 and 10 in C. ايليجانس Lin-12 and GLP-1 respectively. [27] These repeats are heavily modified through O-glycoslyation [28] and the addition of specific O-linked glycans has been shown to be necessary for proper function. The EGF repeats are followed by three cysteine-rich Lin-12/Notch Repeats (LNR) and a heterodimerization (HD) domain. Together the LNR and HD compose the negative regulatory region adjacent to the cell membrane and help prevent signaling in the absence of ligand binding.

    The NICD acts as a transcription factor that is released after ligand binding triggers its cleavage. It contains a nuclear localization sequence (NLS) that mediates its translocation to the nucleus. where it forms a transcriptional complex along with several other transcription factors. Once in the nucleus, several ankyrin repeats (ANK) and the RAM domain interactions between the NICD and CSL proteins to form a transcriptional activation complex. [29] In humans, an additional PEST domain plays a role in NICD degradation. [30]

    Notch family members play a role in a variety of developmental processes by controlling cell fate decisions. The Notch signaling network is an evolutionarily conserved intercellular signaling pathway that regulates interactions between physically adjacent cells. In Drosophila, notch interaction with its cell-bound ligands (delta, serrate) establishes an intercellular signaling pathway that plays a key role in development. This protein functions as a receptor for membrane bound ligands, and may play multiple roles during development. [31] A deficiency can be associated with bicuspid aortic valve. [32]

    There is evidence that activated Notch 1 and Notch 3 promote differentiation of progenitor cells into astroglia. [33] Notch 1, then activated before birth, induces radial glia differentiation, [34] but postnatally induces the differentiation into astrocytes. [35] One study shows that Notch-1 cascade is activated by Reelin in an unidentified way. [36] Reelin and Notch1 cooperate in the development of the dentate gyrus, according to another. [37]

    Notch signaling is triggered via direct cell-to-cell contact, mediated by interactions between the Notch receptor protein in the signal receiving cell and a ligand in an adjacent signal transmitting cell. These type 1 single pass transmembrane proteins fall into the Delta/Serrate/Lag-2 (DSL) family of proteins which is named after the three canonical Notch ligands. [19] Delta and Serrate are found in ذبابة الفاكهة while Lag-2 is found in C. ايليجانس. Humans contain 3 Delta homologs, Delta-like 1, 3, and 4, as well as two Serrate homologs, Jagged 1 and 2. Notch proteins consist of a relatively short intracellular domain and a large extracellular domain with one or more EGF motifs and a N-terminal DSL-binding motif. EGF repeats 11-12 on the Notch extracellular domain have been shown to be necessary and sufficient for عبر signaling interactions between Notch and its ligands. [38] Additionally, EGF repeats 24-29 have been implicated in inhibition of رابطة الدول المستقلة interactions between Notch and ligands co-expressed in the same cell. [39]

    In order for a signaling event to occur, the Notch protein must be cleaved at several sites. In humans, Notch is first cleaved in the NRR domain by Furin while being processed in the trans-Golgi network before being presented on the cell surface as a heterodimer. [40] [41] ذبابة الفاكهة Notch does not require this cleavage for signaling to occur, [42] and there is some evidence that suggests that LIN-12 and GLP-1 are cleaved at this site in C. ايليجانس.

    Release of the NICD is achieved after an additional two cleavage events to Notch. Binding of Notch to a DSL ligand results in a conformational change that exposes a cleavage site in the NECD. Enzymatic proteolysis at this site is carried out by a A Disintegrin and Metalloprotease domain (ADAM) family protease. This protein is called Kuzbanian in Drosopihla, [43] [44] sup-17 in C. ايليجانس, [45] and ADAM10 in humans. [46] [47] After proteolytic cleavage, the released NECD is endocytosed into the signal transmitting cell, leaving behind only a small extracellular portion of Notch. This truncated Notch protein can then be recognized by a γ-secretase that cleaves the third site found in the TM domain. [48]


    5. الخلاصة

    Enthusiastic efforts by researchers around the world over the last two decades have led to the identification of various biological roles of Notch signaling in development, homeostasis, and regeneration in the respiratory system, providing useful clues to elucidate the pathological mechanisms underlying challenging respiratory diseases. These discoveries also prompted us to consider the role of Notch signaling in the conserved molecular machineries dictating development, regeneration and disease in the respiratory system. For example, Notch2 signaling is indispensable in club cell development, and Notch is reactivated in the club cell lineage during airway epithelial regeneration in adulthood. The unique contribution of Notch2 in pathology was determined by studying goblet cell hyperplasia in asthma and COPD. Notch signaling plays a fundamental role in secretory cells of the respiratory system throughout life, from embryonic development to the aging process.

    Many questions remain to be addressed in future studies. For example, the role of Notch signaling in the development of mesenchymal progenitor cells is unknown. The precise control of Notch signaling in regeneration also remains elusive, and a better understating of this process will enable us to completely regulate it and avoid repair failure. Future studies should address these questions to deepen our understanding of the biological functions of Notch signaling, and these findings may shed light on novel treatment targets in various respiratory diseases.


    شاهد الفيديو: أفضل طريقة للشرح للعلامات التي توضع على السلم الموسيقي والتي هي إشارة #الاستمرار و#الاختصار (سبتمبر 2022).