細胞内ドメインにおけるアンキリン反復領域の起源は、HESプロモーター活性の調節に重要です

Notchシグナル伝達は、受容体のタンパク質分解と核への細胞内ドメイン（IC）の転座によって媒介され、DNA結合タンパク質RBP-Jカッパに結合した後、HES遺伝子発現の調節因子として機能します。哺乳類のノッチ受容体は構造的に非常に類似していますが、明確な機能があります。最も注目すべきは、Notch 1 ICはHESプロモーターの強力なアクティベーターであり、Notch 3 ICははるかに弱いアクティベーターであり、特定のコンテキストでNotch 1 ICを介したHES活性化を抑制できます。このレポートでは、Notch 1とNotch 3 ICのこの機能的な違いの分子基盤を探ります。Notch 3 ICは、Notch 1 ICのように、スキップおよびPCAFタンパク質に結合できることがわかります。さらに、Notch 1とNotch 3 ICの両方が、HESプロモーター上のDNA結合タンパク質RBP-J Kappaから共再生器SMRTを置き換えます。後者の観察は、Notch 3 ICとNotch 1 ICの両方がin vivoでRBP-Jカッパにアクセスできること、および活性化能力の違いがRBP-Jカッパに配置されたときの2つのICSの構造的差異に起因することを示唆しています。ノッチICの2つの異なる領域が、Notch 1とNotch 3 ICの違いに重要であることを示します。第一に、アンキリン反復領域の起源は重要です。つまり、ノッチ1由来のアンキリン反復領域を含むキメラICのみが強力な活性化因子です。第二に、ノッチICの新しい重要な領域を特定します。Re/AC領域（抑制/活性化のため）と名付けられたこの領域は、Ankyrinリピート領域の末端にすぐに配置されており、Notch 1 ICの活性化能力とHESプロモーターを抑制するNotch 3 ICの能力に必要です。Re/AC領域とAnkyrinリピート領域の相互作用は、構造的に類似したノッチ受容体間のHES活性化の違いを理解するための基礎を提供します。

Notch signal transduction is mediated by proteolysis of the receptor and translocation of the intracellular domain (IC) into the nucleus, where it functions as a regulator of HES gene expression after binding to the DNA-binding protein RBP-J kappa. The mammalian Notch receptors are structurally very similar, but have distinct functions. Most notably, Notch 1 IC is a potent activator of the HES promoter, while Notch 3 IC is a much weaker activator and can repress Notch 1 IC-mediated HES activation in certain contexts. In this report we explore the molecular basis for this functional difference between Notch 1 and Notch 3 IC. We find that Notch 3 IC, like Notch 1 IC, can bind the SKIP and PCAF proteins. Furthermore, both Notch 1 and Notch 3 ICs displace the co-repressor SMRT from the DNA-binding protein RBP-J kappa on the HES promoter. The latter observation suggests that both Notch 3 IC and Notch 1 IC can access RBP-J kappa in vivo, and that the difference in activation capacity instead stems from structural differences in the two ICs when positioned on RBP-J kappa. We show that two distinct regions in the Notch IC are critical for the difference between the Notch 1 and Notch 3 IC. First, the origin of the ankyrin repeat region is important, i.e. only chimeric ICs containing a Notch 1-derived ankyrin repeat region are potent activators. Second, we identify a novel important region in the Notch IC. This region, named the RE/AC region (for repression/activation), is located immediately C-terminal to the ankyrin repeat region, and is required for Notch 1 IC's ability to activate and for Notch 3 IC's ability to repress a HES promoter. The interplay between the RE/AC region and the ankyrin repeat region provides a basis to understand the difference in HES activation between structurally similar Notch receptors.