Динамическое распознавание лигандов в сигнальном пути Notch

Ученые из Калтеха обнаружили, что клетки могут передавать больше сообщений через один сигнальный путь, чем считалось ранее, кодируя их с помощью временных паттернов активации.

Ключевая система коммуникации

• Исследовали эволюционно консервативный сигнальный путь Notch, критически важный для развития тканей и связанный с раком.
• При активации лигандом рецептор Notch высвобождает транскрипционные факторы в ядро клетки, изменяя экспрессию генов.
• Ранее считалось, что разные лиганды активируют рецептор одинаково, что затрудняет различение сигналов клеткой-реципиентом.

Новый механизм кодирования

• Используя систему визуализации в реальном времени с флуоресцентными метками, ученые сравнили два похожих лиганда: Delta1 и Delta4.
• Delta1 вызывал синхронную, кластерную активацию рецепторов, приводя к резкому выбросу транскрипционных факторов ("несколько больших клубов дыма").
• Delta4 вызывал устойчивую, асинхронную активацию отдельных рецепторов, приводя к постоянной "струйке" транскрипционных факторов ("устойчивый поток дыма").

Разные биологические сообщения

• Эти разные временные паттерны кодируют противоположные инструкции.
• В эмбрионах цыплят Delta1 активировал образование мышц живота, а Delta4 — сильно подавлял этот процесс в тех же клетках.

Значение открытия

По словам ведущего автора Нагараджана Нандагопала, клеточная коммуникация раньше казалась похожей на "дымовые сигналы", но теперь видно, что ее "язык" более сложен и имеет больший словарный запас. Это открытие может быть лишь верхушкой айсберга в понимании межклеточной коммуникации.

Работа опубликована 8 февраля в журнале Cell.