Die Notch-Liganden, Jagged und Delta, werden nacheinander von α-Secretase und Presenilin/γ-Secretase verarbeitet und setzen Signalfragmente frei

Die Spaltung von Notch durch Presenilin (PS)/Gamma-Secretase ist ein herausragendes Beispiel für regulierte intramembrane Proteolyse, ein ungewöhnlicher Mechanismus der Signaltransduktion. Dieser Spaltung geht die Bindung von Proteinliganden an die Notch-Ektodomain voraus, die deren Abspaltung aktiviert. Wir haben die Hypothese aufgestellt, dass die Notch-Liganden, Delta und Jagged, selbst eine PS-vermittelte regulierte intramembrane Proteolyse durchlaufen. Hier zeigen wir, dass die Ektodomain von mammalian Jagged durch eine A Disintegrin und Metalloprotease (ADAM) 17-ähnliche Aktivität in kultivierten Zellen und in vivo gespalten wird, ähnlich wie die bekannte Spaltung von Drosophila Delta durch Kuzbanian. Die Ektodomain-Abspaltung des Liganden kann durch Notch stimuliert werden und führt zu membranverankerten C-terminalen Fragmenten (CTFs) von Jagged und Delta, die in Zellen akkumulieren, die eine dominant-negative Form von PS exprimieren oder mit Gamma-Secretase-Inhibitoren behandelt werden. PS bildet stabile Komplexe mit Delta und Jagged sowie mit ihren jeweiligen CTFs. PS/Gamma-Secretase vermittelt dann die Spaltung der letzteren, um die intrazellulären Domänen von Delta und Jagged freizusetzen, ein Teil von dem in den Zellkern gelangen kann. Die Ligand-CTFs konkurrieren mit einer aktivierten Form von Notch um die Spaltung durch Gamma-Secretase und können somit die Notch-Signalisierung in vitro inhibieren. Die lösliche Jagged-intrazelluläre Domäne kann die Genexpression über den Transkriptionsfaktor AP1 aktivieren, und dieser Effekt wird durch die Co-Expression des Gamma-Secretase-gespaltenen Produkts von Notch, der Notch-intrazellulären Domäne, aufgehoben. Wir schließen daraus, dass Delta und Jagged eine ADAM-vermittelte Ektodomain-Verarbeitung durchlaufen, gefolgt von einer PS-vermittelten intramembranen Proteolyse zur Freisetzung von Signalfragmenten. Somit werden Notch und seine korrespondierenden Liganden von derselben molekularen Maschinerie verarbeitet und können sich gegenseitig antagonistisch regulieren.