Notchシグナル

Notchシグナル伝達経路の図ジェネレーター

必要な図を説明するだけで、2つの細胞のあいだのNotchシグナル伝達経路をラベル付きで描きます。リガンド、Notch受容体、S2とS3の切断、核へ移行するNICD、HES・HEY遺伝子を活性化するCSL（RBPJ）まで。

Notchシグナル伝達経路の図の例

Notch経路の4つのプロンプトから実際に生成した図です。全ラベル版、5ラベルの全体図、内耳の側方抑制、空欄の穴埋め版。クリックでプロンプトを読み込み、編集できます。

全ラベル付きの経路

かんたんな全体図

側方抑制

空欄の穴埋め版

ラベル付きNotchシグナル伝達経路の図：DLL1、Notch受容体、ADAM10、γセクレターゼ、NICD、CSL（RBPJ）、MAML、HES1、HEY1 — 接触する2つの細胞間の古典的なNotch経路。リガンドの取り込みからS2・S3切断、HES1・HEY1までを、ツールが標準で描く形で示します。

細胞が接し、Notchが2回切られる

送り手細胞から下へ、核まで順に読みます。

1
DLL1 → Notch受容体
送り手細胞のリガンドが受け手細胞のNotchに結合。
2
リガンドの取り込み
送り手細胞がリガンドを取り込み、Notchを引っぱる。
3
S2・S3切断
ADAM10が膜のすぐ外、γセクレターゼが膜内で切断。
4
NICD・CSL・MAML
NICDが核でCSL・MAMLと組み、HES1・HEY1を活性化。

Notchシグナル伝達経路の図（側方抑制）：細胞A（有毛細胞、Delta高）、細胞B（支持細胞）、NICD、HES1、Delta遺伝子 — 隣り合う2つの細胞の側方抑制。将来の有毛細胞のDeltaが隣のNotchを活性化し、隣の細胞は支持細胞になります。

Deltaを保った細胞が有毛細胞になる

左の細胞Aから右の細胞Bへ読みます。

1
AのDelta → BのNotch
Deltaの多い細胞Aが、隣の細胞BのNotchを活性化。
2
NICD → HES1
細胞Bで放出されたNICDがHES1を誘導する。
3
HES1とDelta遺伝子
HES1がB自身のDeltaを抑え、両者の差が広がる。

経路図をすべて見る

Notchシグナル伝達経路とは？

Notchシグナル伝達経路は細胞どうしの接触で働く経路で、一方の細胞のDeltaまたはJaggedリガンドが隣の細胞のNotch受容体に結合すると、ADAM10とγセクレターゼが受容体を切断し、遊離した細胞内ドメイン（NICD）が核に入ってCSL（RBPJ）、MAMLとともにHES・HEY遺伝子を活性化します。受容体の断片そのものがシグナルを運ぶので、キナーゼカスケードやセカンドメッセンジャーは介在しません。

要点

哺乳類のNotch受容体は4種類、正規のリガンドは5種類です。NOTCH1〜4はDelta様リガンドのDLL1、DLL4とJaggedリガンドのJAG1、JAG2で活性化されます。DLL3は活性化よりもおもにシス抑制として働きます。
Notchは3回切断されます。新しく合成された受容体はゴルジ体でフューリンによりS1部位で切られて成熟ヘテロ二量体になり、リガンド結合後にADAM10が膜のすぐ外側のS2を、プレセニリンを触媒サブユニットとするγセクレターゼが膜内のS3を切ってNICDを放出します。
リガンドは受容体を引っぱる必要があります。結合だけでは足りず、ユビキチンリガーゼのMindbombやNeuralizedが結合したリガンドに目印を付け、送り手細胞がそれをエンドサイトーシスで取り込みます。この張力で受容体の負の制御領域がほどけ、ADAM10がS2部位に届くようになります。
CSL（RBPJ）はスイッチとして働きます。NICDがないときはコリプレッサーやヒストン脱アセチル化酵素とともに標的遺伝子上にとどまり、NICDが来るとそれらを追い出してMAMLやp300などのヒストンアセチル化酵素を呼び込み、HES1、HES5、HEY遺伝子、MYCを活性化します。
1回のシグナルは短時間で終わります。CDK8がNICDのPESTドメインをリン酸化し、ユビキチンリガーゼFBXW7が分解の目印を付けて経路をリセットします。これを妨げるPESTやFBXW7の変異はT細胞性急性リンパ芽球性白血病でよく見られます。

Notchシグナル伝達経路の図ジェネレーターの使い方

図を説明する

用途とどこまで詳しく描くかを伝えます。2つの細胞をまたぐ経路全体、かんたんな全体図、隣接細胞どうしの側方抑制など。一文で十分です。

スタイルを選ぶ

デフォルトはフラットで清潔な教科書スタイル。白背景にまっすぐな矢印、引き出し線付きのラベル。水彩、線画、3D などの仕上げも選べます。

調整して書き出す

生成結果はワークスペースに開き、部分的な描き直し、キャンバス上でのラベル編集、アップスケール、高解像度での書き出しができます。

Notchシグナル伝達経路の構成要素とはたらき

ラベル付きのNotch経路の図にふつう描かれる分子を、シグナルが通る順に並べました。短いラベルセットを指定しない限り、これが標準のラベルセットです。

構成要素	はたらき	描く位置
DSLリガンド（DLL1、DLL4、JAG1、JAG2）	隣の細胞のNotchに結合する膜貫通型リガンド	送り手細胞の膜の中、細胞間のすき間に向けて
MindbombまたはNeuralized	結合したリガンドにエンドサイトーシスの目印を付けるユビキチンリガーゼ。取り込みが受容体を引っぱる	送り手細胞の中、リガンドの末端
Notch受容体（NOTCH1〜4）	1回膜貫通型の受容体。フューリンによるS1切断後はヘテロ二量体	受け手細胞の膜を貫いて
Fringe	Notchの EGF 様リピートのO-フコースを伸ばすゴルジ体の糖転移酵素。JaggedよりDeltaへの応答を強める	受け手細胞のゴルジ体（省略可）
ADAM10（S2切断）	張力でS2部位が露出すると細胞外ドメインを切り離すメタロプロテアーゼ。NEXTが残る	受け手細胞の膜のすぐ外側
γセクレターゼ（S3切断）	プレセニリン、ニカストリン、PEN-2、APH-1からなる膜内プロテアーゼ。NEXTを切ってNICDを放出する	脂質二重層の中
NICD	Notch細胞内ドメイン。それ自体がシグナルとして核へ移る	膜から細胞質を通って核へ向かう矢印
CSL（RBPJ）とコリプレッサー	NICDがないあいだ標的遺伝子をオフに保つDNA結合タンパク質	核内のDNA上
MAML（Mastermind様）	NICDとCSLが呼び込むコアクチベーター。p300を連れてくる	DNA上のNICDとCSLに重ねて
HES・HEY遺伝子	おもな標的遺伝子。Notchの作用を実行する転写抑制因子をコードする	複合体の下、図のいちばん下

求められる用語の数は授業のレベルによって違います。入門ではリガンド、受容体、NICD、標的遺伝子まで、細胞生物学の講義ではADAM10、γセクレターゼ、CSL（RBPJ）、MAMLが加わり、発展的な講義ではフューリン、Fringe、Mindbombも描きます。S2を切る酵素については文献で見解が分かれており、試験管内ではADAM17もNotchを切りますが、生きた細胞でのリガンド依存的な切断はADAM10に依存します。

Notch経路とWnt経路の違いは？

Notch経路は細胞どうしの直接の接触を必要とし、膜に固定されたリガンドが隣の細胞の受容体の切断を引き起こして受容体の断片そのものが核へ移ります。一方、古典的Wnt経路は分泌されたリガンドを使い、βカテニンを分解複合体から守ることでシグナルを伝えます。どちらも発生や幹細胞で細胞の運命を決め、どちらもがんで異常をきたします。

	Notch経路	Wnt経路（古典的経路）
リガンド	膜結合型のDSLリガンド：DLL1、DLL4、JAG1、JAG2	分泌され脂質修飾を受けるWNT糖タンパク質。ヒトで19種類
作用範囲	接触依存（ジャクスタクライン）。接している細胞だけ	近距離から遠距離まで。発生源を中心とした濃度勾配
受容体	NOTCH1〜4、1回膜貫通型	10種類のFrizzled受容体のいずれかと補助受容体LRP5/6
シグナルの伝わり方	タンパク質分解：ADAM10によるS2、γセクレターゼによるS3	分解複合体（APC、Axin、GSK3、CK1）が働かなくなる
核へのメッセンジャー	受容体の断片であるNICD	分解を免れた細胞質タンパク質のβカテニン
核内のパートナー	CSL（RBPJ）とMAML	TCF/LEF
オフのとき	CSL（RBPJ）がコリプレッサーとともに標的遺伝子を抑える	βカテニンがリン酸化されてプロテアソームで分解される
代表的ながん	T-ALLの50%以上でNOTCH1変異	散発性大腸がんの約90%でWnt経路の変異

Notchは2つの細胞が接し、リガンドが片方の膜に固定された形で描きます。Wntはリガンドが細胞間のすき間に自由に存在する形で描きます。2つの経路はクロストークしますが（NICDはWnt経路にも作用しうる）、核内のパートナーは区別してください。NotchはCSL、WntはTCF/LEFです。

Notchシグナル伝達経路の図はどこで使われる？

Notch経路の図は、細胞生物学や発生生物学の授業、大学入試や定期試験の復習、そして幹細胞・血管・がん研究の模式図として使われます。詳しさは対象によって変わり、入門ではラベル4つ、大学院では切断と補因子をすべて描きます。

細胞生物学の講義

細胞間シグナル伝達の講義スライドで、NotchをWnt、Hedgehog、TGF-βと並べて示します。膜結合型リガンド、タンパク質分解による活性化、転写コアクチベーターとして働く受容体断片が要点です。

発生生物学

側方抑制の図（内耳の有毛細胞と支持細胞、伸びていく血管の先端細胞と柄細胞）や、Notch活性の周期的なパルスが新しい体節を区切る体節形成の図に使います。

腫瘍学・血液学

T-ALLにおけるNOTCH1活性化変異、FBXW7の欠失、経路に作用する薬剤（γセクレターゼ阻害薬から小細胞肺がんのDLL3標的抗体まで）を示すパネルに使います。

研究用の図と研究費申請

変異、ノックアウト、阻害薬が経路のどこに作用するか（ADAM10、γセクレターゼ、CSL（RBPJ）、MAML）を経路上に直接示す模式図に使います。

Notchシグナル伝達経路についてよくある質問

ラベル付きのNotchシグナル伝達経路の図には何を描けばよいですか？

標準的には、DSLリガンド（DeltaまたはJagged）をもつ送り手細胞、Notch受容体をもつ受け手細胞、ADAM10によるS2切断、γセクレターゼによるS3切断、放出されたNICD、そして核内のCSL（RBPJ）、MAML、HES/HEY標的遺伝子です。多くの図では、ゴルジ体でのフューリンによるS1切断と、NICDが来る前にCSLと結合しているコリプレッサーも加えます。

Notchシグナル伝達の段階を教えてください。

5段階です。一方の細胞のリガンドが隣の細胞のNotchに結合し、送り手細胞がリガンドをエンドサイトーシスで取り込んで引っぱり、ADAM10がNotchをS2で切り、γセクレターゼが膜内のS3で切り、NICDが核に入ってCSL（RBPJ）、MAMLと組んで標的遺伝子を活性化します。それ以前に、新しい受容体はゴルジ体でフューリンによりS1で一度切られています。

Notch経路でγセクレターゼは何をしますか？

γセクレターゼは膜の内部で最後の切断S3を行い、ADAM10が残した断片からNICDを切り離します。触媒サブユニットのプレセニリン1または2に、ニカストリン、PEN-2、APH-1が加わった4成分の複合体で、アルツハイマー病に関わるアミロイド前駆体タンパク質も切断します。

Notch経路の側方抑制とは何ですか？

側方抑制は、同等の細胞の集団を2つの運命に振り分けるしくみです。Deltaを少し多く出した細胞が隣の細胞のNotchを活性化し、Notchシグナルが隣の細胞自身のDeltaを減らすので、差が広がって最初の細胞は一方の運命に、周りの細胞は別の運命に進みます。内耳では、こうして各有毛細胞が支持細胞に囲まれた配置になります。

Notchのシス抑制とは何ですか？

シス抑制は、同じ細胞のリガンドによってNotchが働かなくなる現象です。同じ膜にあるDeltaやJaggedが受容体に結合し、隣の細胞のリガンドに応答できなくします。DLL3はこの形でしか働かないと考えられており、トランスの活性化と組み合わさることで、細胞は送り手か受け手のはっきりした状態に落ち着きます。

FringeはNotchに何をしますか？

Fringe酵素（Lunatic、Manic、Radical Fringe）はゴルジ体でNotchのEGF様リピートにあるO-フコース糖鎖を伸ばし、NOTCH1がJaggedよりDelta様リガンドに強く応答するようにします。この修飾はシグナルを微調整するもので、受容体の成熟には必須ではありません。

Notch経路はがんとどう関係していますか？

T細胞性急性リンパ芽球性白血病（T-ALL）の50%以上にNOTCH1の活性化変異があり、多くはリガンドなしで受容体を働かせるヘテロ二量体化ドメインと、NICDの分解を妨げるPESTドメインに集中しています。一方、扁平上皮がんなど別の組織ではNotchは逆にがん抑制因子として働きます。

γセクレターゼ阻害薬は何に使われますか？

γセクレターゼ阻害薬（GSI）はS3切断を止めてNotchシグナルを遮断します。2023年11月、FDAはその一つであるニロガセスタットを進行性デスモイド腫瘍の治療薬として承認しました。T-ALLでの初期の臨床試験は重い下痢で中止されました。腸の粘膜はNotchに依存しており、この酵素にはNotch以外にも多くの基質があるためです。

一般的な画像生成AIと何が違いますか？

題材についての指示が組み込まれています。どの画像も、送り手細胞、受け手細胞、切断、核の順に経路を上から下へ配置し、活性化は矢印、抑制は先端が平らな線で示し、各ラベルを教科書どおりの表記にするよう指示されます。印刷前に教科書や授業の用語と照らし合わせてください。キャンバス上でどのラベルもその場で直せます。

生成した図は授業や論文に使えますか？

使えます。生成した図はあなたのものです。プリント、発表資料、配布資料、学位論文、投稿論文で使えます。モデルにもよりますが、最大 4K の高解像度ラスターで書き出せます。

生成後にラベルを変更できますか？

できます。結果はキャンバスのワークスペースで開き、図のラベルが認識されています。文字の修正や翻訳、引き出し線の移動、一部の描き直し、色の変更が、図全体を作り直さずに行えます。

出典

Signaling by NOTCH1 — pathway R-HSA-1980143 — Reactome
Notch signaling pathway — KEGG PATHWAY hsa04330 — KEGG
Notch signaling pathway: architecture, disease, and therapeutics (Zhou et al., 2022) — Signal Transduction and Targeted Therapy
FDA approves nirogacestat for desmoid tumors (2023) — U.S. Food and Drug Administration

Notchシグナル伝達経路の図を描いてみましょう

一文の説明から、印刷できるラベル付きの経路図まで約1分。

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