Хотя внутриклеточная передача сигнала Notch удивительно проста, исследования передачи сигналов Notch выявили сложные слои пост-трансляционной регуляции, связанной с протеолитическим процессингом, гликозилированием, убиквитилированием и эндоцитическим переносом. Acar с коллегами описали Rumi, новую O-glucosyltransferase, которая прикрепляет глюкозные сахара к остаткам Ser в многочисленных epidermal growth factor (EGF)-подобных доменах внеклеточной области Notch.

Мутации у мух в гене rumi вызывают тяжелый чувствительный к температуре фенотип Notch. В самом деле при 28-30 °C, клоны rumi обнаруживают потерю передачи сигналов Notch во всех тестируемых тканях, тогда как при 18 °C обнаруживается лишь легкий фенотип Notch. Acar et al. провели серию генетических экспериментов, в которых замещали rumi внутри пути Notch, и установили, что он действует в сигнал-воспринимающих клетках, но не в клетках, посылающих сигнал. Это важно, т.к. Notch лиганды также содержат EGF домены, которые могут быть гликозилированы с помощью Rumi.

Acar et al. показали также, что точковые мутации rumi , которые элиминируют или редуцируют его O-glucosyltransferase активность нарушают его функции в передаче сигналов Notch. Учитывая, что Rumi является растворимым белком из endoplasmic reticulum (ER), то какова же роль O-glucosylation в передаче сигналов Notch? In vivo анализ выявил, что Rumi нацелен на внеклеточный домен Notch. Notch накапливается внутриклеточно и на клеточной мембране у rumi мутантных клеток, но не способен, соответственно, расщепляться, несмотря на нормальное связывание лиганда Delta. TЭти наблюдения подтверждают, что O-glucosylation необходимо для конформационных изменений Notch, которые происходят после связывания лиганда. Итак, с помощью O-гликозилирования Notch в ER, Rumi влияет на упаковку и доставку Notch и делает возможным передачу сигналов на клеточной мембране.

Это исследование открывает механизм энзиматической регуляции передачи сигналов Notch у Drosophila melanogaster с помощью O-glucosyltransferase и предоставляет in vivo модель для изучения роли O-гликозилирования в передаче онтогенетических сигналов. Учитывая эволюционную консервацию передач сигналов Notch и присутствие консервативных O-glucosylation мотивов в др. Notch белках, ясно, что добавление глюкозы может быть необходимо для собственно упаковки и расщепления у многих видов.

S. Park, C. Lee, P. Sabharwal, M. Zhang, C. L. Freel Meyers, S. Sockanathan

GDE2 promotes neurogenesis by glycosylphoshatidylinositol-anchor cleavage of RECK
Science 339, 324–328 (2013)

6 раз пронизывающий мембрану белок GDE2 способствует дифференцировке благодаря активности glycerophosphodiester phosphodiesterase (GDPD) и вызывает дифференцировку нейронов благодаря ингибированию передачи сигналов Notch—основного пути, который поддерживает стволовые клетки и клетки предшественники и участвует во многих раковых опухолях. Как же активность GDPD ингибирует передачу сигналов Notch, принимая во внимание, что GDPD энзимы, как известно, метаболизируют glycerophosphodiesters в glycerol-3-phosphate и соотв. спирты? Park et al. показали, что six-transmembrane GDPDs, такие как GDE2, не действуют как обычные GDPD энзимы, а вместо этого расщепляет glycosylphosphatidylinositol (GPI) якоря GPI-закрепленных белков. Активность GDPD у GDE2 расщепляет и инактиврует GPI-закрепленный белок RECK, который обычно действует, чтобы предотвратить сброс Notch лиганда Delta. Соотв., RECK инактивация стимулирует отделение Delta, что ведет к инактивации Notch в предшественниках и инициации клеточной дифференцировки.