Введение
Серия молекулярных сигналов
Путь сигнализации Notch – это высококонсервативная система клеточной сигнализации, присутствующая у большинства животных. У млекопитающих существует четыре различных рецептора Notch, обозначаемых как NOTCH1, NOTCH2, NOTCH3 и NOTCH4. Рецептор Notch представляет собой однопроходный трансмембранный белок. Он является гетероолигомером, состоящим из крупной внеклеточной части, которая в кальций-зависимом, нековалентном взаимодействии ассоциирует с меньшим фрагментом белка Notch, включающим короткий внеклеточный домен, один трансмембранный проход и небольшой внутриклеточный домен. Сигнализация Notch стимулирует пролиферацию клеток во время нейрогенеза, а её активность ингибируется Numb для стимуляции нейронной дифференцировки. Она играет ключевую роль в регуляции эмбрионального развития. Нарушение сигнализации Notch наблюдается при многих онкологических заболеваниях, а дефектная сигнализация Notch связана с рядом болезней, включая Т-клеточный острый лимфобластный лейкоз (T ALL), церебральную аутосомно-доминантную артериопатию с подкорковыми инфарктами и лейкоэнцефалопатией (CADASIL), рассеянный склероз, тетраду Фалло и синдром Алажилля. Ингибирование сигнализации Notch подавляет пролиферацию клеток Т-клеточного острого лимфобластного лейкоза как в культивируемых клетках, так и в мышиной модели.
Открытие
В 1914 году Джон С. Декстер заметил появление надреза на крыльях плодовой мушки Drosophila melanogaster. Аллели этого гена были идентифицированы в 1917 году американским эволюционным биологом Томасом Хант Морганом. Молекулярный анализ и секвенирование гена были независимо проведены в 1980-х годах Спиросом Артаванисом Цаконосом и Майклом У. Янгом. Аллели двух генов Notch у C. elegans, lin 12 и glp 1, были идентифицированы на основе фенотипов развития. Клонирование и частичное секвенирование lin 12 были опубликованы одновременно с данными о Notch у Drosophila Ивой Гринвальд.
Механизм
Белок Notch пронизывает клеточную мембрану, часть его находится внутри, а часть – снаружи клетки. Белки-лиганды, связывающиеся с внеклеточным доменом, индуцируют протеолитическое расщепление и высвобождение внутриклеточного домена, который проникает в ядро клетки для изменения экспрессии генов. Модель расщепления была впервые предложена в 1993 году на основе исследований Notch у Drosophila и lin 12 у C. elegans, а также с учетом первой онкогенной мутации, затрагивающей ген Notch человека. Убедительные доказательства этой модели были получены в 1998 году в результате анализа in vivo на Drosophila, проведенного Гари Струлом, и в клеточной культуре, выполненной Рафаэлем Копаном. Хотя эта модель первоначально подвергалась сомнению, рецептор обычно активируется посредством прямого контакта между клетками, при котором трансмембранные белки контактирующих клеток формируют лиганды, связывающиеся с рецептором Notch. Связывание Notch позволяет группам клеток организоваться таким образом, что если одна клетка экспрессирует определенный признак, он может быть подавлен в соседних клетках посредством межклеточного сигнала Notch. Таким образом, группы клеток влияют друг на друга, формируя крупные структуры. Механизмы латерального ингибирования, таким образом, играют ключевую роль в сигнализации Notch. lin 12 и Notch участвуют в принятии бинарных решений о клеточной судьбе, а латеральное ингибирование включает механизмы обратной связи для усиления начальных различий. Было обнаружено, что они участвуют в определении клеточной судьбы в процессе развития у Drosophila и C. elegans. Внутриклеточный домен Notch образует комплекс с CBF1 и Mastermind для активации транскрипции генов-мишеней. Структура этого комплекса установлена.
The receptor is normally triggered via direct cell to cell contact, in which the transmembrane proteins of the cells in direct contact form the ligands that bind the notch receptor. The Notch binding allows groups of cells to organize themselves such that, if one cell expresses a given trait, this may be switched off in neighbouring cells by the intercellular notch signal. In this way, groups of cells influence one another to make large structures. Thus, lateral inhibition mechanisms are key to Notch signaling. lin 12 and Notch mediate binary cell fate decisions, and lateral inhibition involves feedback mechanisms to amplify initial differences. was found to be involved in the specification of cell fates during development in Drosophila and C. elegans. The intracellular domain of Notch forms a complex with CBF1 and Mastermind to activate transcription of target genes. The structure of the complex has been determined.
Путь
Зревание нотч-рецептора включает в себя расщепление на проспективной внеклеточной стороне во время внутриклеточного транспорта в комплексе Гольджи. Это приводит к образованию двухчастного белка, состоящего из крупного внеклеточного домена, соединенного с меньшим трансмембранным и внутриклеточным доменом. Связывание лиганда способствует двум протеолитическим процессам; в результате протеолиза внутриклеточный домен высвобождается и может проникнуть в ядро для взаимодействия с другими ДНК-связывающими белками и регуляции экспрессии генов. Но́тч и большинство его лигандов являются трансмембранными белками, поэтому клетки, экспрессирующие лиганды, обычно должны быть в непосредственной близости от клеток, экспрессирующих нотч, для осуществления сигнализации. Лиганды нотч также являются однократно проходящими через мембрану трансмембранными белками и принадлежат к семейству белков DSL (Delta/Serrate/LAG 2). У *Drosophila melanogaster* (плодовой мушки) есть два лиганда: Дельта и Серрат. У млекопитающих соответствующие названия – Дельта-подобный и Джаггед. У млекопитающих существует несколько Дельта-подобных и Джаггед лигандов, а также, возможно, различные другие лиганды, такие как F3/контактин. Но́тч 1, например, содержит 36 таких повторов. Каждый EGF-подобный повтор состоит примерно из 40 аминокислот, и его структура в основном определяется шестью консервативными остатками цистеина, формирующими три консервативные дисульфидные связи. Каждый EGF-подобный повтор может быть модифицирован O-связанными гликанами в определенных участках. O-глюкоза может быть добавлена между первым и вторым консервативными цистеинами, а O-фукоза – между вторым и третьим консервативными цистеинами. Эти сахара добавляются еще не идентифицированной O-глюкозилтрансферазой (за исключением Руми) и GDP-фукоз-протеин O-фукозилтрансферазой 1 (POFUT1) соответственно. Добавление O-фукозы с помощью POFUT1 абсолютно необходимо для функции нотч, и без этого фермента все белки нотч функционируют неправильно. Механизм, посредством которого гликозилирование нотч влияет на функцию, пока полностью не выяснен. O-глюкоза на нотч может быть дополнительно удлинена до трисахарида путем добавления двух ксилозных сахаров ксилозилтрансферазами, а O-фукоза может быть удлинена до тетрасахарида упорядоченным добавлением N-ацетилглюкозамина (GlcNAc) N-ацетилглюкозаминилтрансферазой, называемой Fringe, галактозы галактозилтрансферазой и сиаловой кислоты сиалилтрансферазой. Для усложнения картины у млекопитающих существует три Fringe GlcNAc-трансферазы: lunatic fringe, manic fringe и radical fringe. Эти ферменты отвечают за так называемый "fringe-эффект" на сигнализацию нотч. Если Fringe добавляет GlcNAc к O-фукозному сахару, то последующее добавление галактозы и сиаловой кислоты произойдет. В присутствии этого тетрасахарида нотч сильно сигнализирует при взаимодействии с лигандом Дельта, но сигнализация заметно ингибируется при взаимодействии с лигандом Джаггед. Механизм, посредством которого это добавление сахара ингибирует сигнализацию через один лиганд и усиливает сигнализацию через другой, не совсем понятен. После того, как внеклеточный домен нотч взаимодействует с лигандом, металлопротеаза семейства ADAM, называемая ADAM10, расщепляет белок нотч непосредственно за пределами мембраны. Это высвобождает внеклеточную часть нотч (NECD), которая продолжает взаимодействовать с лигандом. Лиганд плюс внеклеточный домен нотч затем эндоцитируется клеткой, экспрессирующей лиганд. После эндоцитоза могут возникать сигнальные эффекты в клетке, экспрессирующей лиганд; эта часть сигнализации нотч является предметом активных исследований. После этого первого расщепления фермент, называемый γ-секретазой (который вовлечен в болезнь Альцгеймера), расщепляет оставшуюся часть белка нотч непосредственно внутри внутреннего листка клеточной мембраны клетки, экспрессирующей нотч. Это высвобождает внутриклеточный домен белка нотч (NICD), который затем перемещается в ядро, где он может регулировать экспрессию генов путем активации транскрипционного фактора CSL. Первоначально считалось, что эти белки CSL подавляют транскрипцию генов-мишеней нотч. Однако дальнейшие исследования показали, что при связывании внутриклеточного домена с комплексом он переключается с репрессора на активатор транскрипции. Другие белки также участвуют во внутриклеточной части каскада сигнализации нотч.
Взаимодействие лигандов
Сигнализация Notch инициируется, когда Notch-рецепторы на поверхности клетки взаимодействуют с лигандами, представленными в транс на соседних клетках. Несмотря на значительный размер внеклеточного домена Notch, было показано, что домены EGF 11 и 12 являются ключевыми детерминантами для взаимодействия с Delta. Дальнейшие исследования выявили участие в связывании с лигандами и регионов вне доменов EGF11-12 Notch. Например, домен EGF 8 Notch играет роль в селективном распознавании Serrate/Jagged, а домены EGF 6-15 необходимы для максимальной сигнализации при стимуляции лигандами. Кристаллическая структура взаимодействующих участков Notch1 и Delta-подобного лиганда 4 (Dll4) позволила визуализировать взаимодействия лиганда и Notch на молекулярном уровне и показала, что N-концевые домены MNNL (или C2) и DSL лигандов связываются с доменами EGF 12 и 11 Notch соответственно. Структура Notch1-Dll4 также прояснила прямую роль O-связанных фукозы и глюкозы в распознавании лигандов и объяснила структурный механизм настройки сигнализации Notch посредством гликозилирования. Важно отметить, что эта система позволяет вводить в клетку несколько синтетических путей параллельно.
Роль в эмбриогенезе
Сигнальный путь Notch играет важную роль в межклеточной коммуникации и регулирует эмбриональное развитие.
Полярность эмбриона
Сигнализация Notch необходима для регуляции полярности. Например, мутационные эксперименты показали, что потеря сигнализации Notch приводит к нарушению передне-задней полярности в сомитах. Также сигнализация Notch требуется в процессе определения лево-правовой асимметрии у позвоночных. Ранние исследования на модельном организме – нематоде C. elegans – указывают на важную роль сигнализации Notch в индукции мезодермы и определении судьбы клеток. В ходе развития C. elegans, GLP-1, гомолог Notch у C. elegans, взаимодействует с APX-1, гомологом Delta у C. elegans. Эта сигнализация между определенными бластомерами индуцирует дифференцировку клеточных судьб и устанавливает дорсально-вентральную ось.
Роль в соматогенезе
Сигнализация Notch играет центральную роль в сомитогенезе. В 1995 году было показано, что Notch1 необходим для координации сегментации сомитов у мышей. Последующие исследования выявили роль сигнализации Notch в механизме сегментации, который функционирует как «сегментационные часы». Эти исследования предположили, что основная функция сигнализации Notch заключается не в воздействии на отдельные клетки, а в координации и синхронизации клеточных «часов». Эта гипотеза объясняет роль сигнализации Notch в развитии сегментации и была подтверждена экспериментами на мышах и данио-рерио. Эксперименты с мышами, несущими мутацию в гене Delta1, у которых наблюдается аномальный сомитогенез и потеря передне-задней полярности, указывают на то, что сигнализация Notch также необходима для поддержания границ сомитов.
Роль в эпидермальной дифференциации
Известно, что сигнализация Notch происходит внутри цилированных, дифференцирующихся клеток, обнаруженных в первых слоях эпидермиса в ходе раннего развития кожи. Кроме того, было установлено, что презинилин 2 работает совместно с ARF4 для регуляции сигнализации Notch в этот период развития. Однако, до сих пор не установлено, играет ли гамма-секретаза прямую или косвенную роль в модуляции сигнализации Notch.
Роль в развитии и функционировании центральной нервной системы
Ранние исследования сигнального пути Notch в развитии центральной нервной системы (ЦНС) проводились преимущественно на дрозофиле с использованием экспериментов по мутагенезу. Например, обнаружение того, что эмбриональный летальный фенотип у дрозофилы связан с нарушением функции Notch, показало, что мутации Notch могут приводить к неспособности к разделению нервных и эпидермальных клеток на ранних стадиях развития эмбрионов дрозофилы. За последнее десятилетие прогресс в технологиях мутагенеза и нокаута генов позволил изучать сигнальный путь Notch на моделях млекопитающих, особенно грызунов. Было установлено, что сигнальный путь Notch играет ключевую роль в поддержании и самообновлении нейронных прогениторных клеток (НПК). В последние годы были выявлены и другие функции этого пути, включая спецификацию глиальных клеток, развитие нейритов, а также процессы обучения и памяти.
Дифференциация нейронных клеток
Путь Notch необходим для поддержания нейрональных прогениторных клеток (НПК) в развивающемся мозге. Активация этого пути достаточна для поддержания НПК в пролиферативном состоянии, в то время как мутации, приводящие к потере функции критических компонентов пути, вызывают преждевременную дифференцировку нейронов и истощение НПК. В свою очередь, путь фактора роста фибробластов усиливает Notch-сигналинг для поддержания стволовых клеток коры головного мозга в пролиферативном состоянии, что представляет собой механизм, регулирующий рост площади коры и, потенциально, гирификацию. Таким образом, Notch-сигналинг контролирует самообновление НПК, а также определение судьбы клеток. Показано, что неканоническая ветвь Notch-сигналинга, включающая фосфорилирование STAT3 на серинном остатке в аминокислотной позиции 727 и последующее увеличение экспрессии Hes3 (ось STAT3 Ser/Hes3 Signaling Axis), регулирует количество НПК как в культуре, так и в мозге взрослого грызуна. У взрослых грызунов и в клеточных культурах Notch3 стимулирует дифференцировку нейронов, выполняя функцию, противоположную Notch1/2. Это указывает на то, что отдельные рецепторы Notch могут выполнять различные функции в зависимости от клеточного контекста.
Развитие нейритов
Исследования in vitro показывают, что Notch может влиять на развитие нейритов, в то время как делеция Numb нарушает аксональную арборизацию в сенсорных ганглиях. Хотя механизм, лежащий в основе этого явления, не установлен, вместе взятые данные позволяют предположить, что Notch-сигналинг может играть важную роль в созревании нейронов.
Глиогенез
В глиогенезе Notch, по-видимому, выполняет инструктивную роль, способствуя прямой дифференцировке многих подтипов глиальных клеток. Помимо функций в развитии, белки и лиганды Notch экспрессируются в клетках взрослой нервной системы, что указывает на их роль в пластичности ЦНС на протяжении всей жизни. Взрослые мыши, гетерозиготные по мутациям в генах Notch1 или Cbf1, демонстрируют дефицит в пространственном обучении и памяти. Ряд ингибиторов гамма-секретазы, прошедших клинические испытания на людях с болезнью Альцгеймера и умеренными когнитивными нарушениями, привели к статистически значимому ухудшению когнитивных способностей по сравнению с контрольной группой, что, предположительно, связано с их побочным эффектом на Notch-сигнализацию.
Роль в развитии сердечно-сосудистой системы
Сигнальный путь Notch является важнейшим компонентом формирования и морфогенеза сердечно-сосудистой системы как в процессе развития, так и при заболеваниях. Он необходим для выбора эндотелиальных клеток-лидеров и клеток стебля во время прорастающего ангиогенеза.
Развитие сердца
Сигнальный путь Notch играет решающую роль как минимум в трех процессах развития сердца: развитие атриовентрикулярного канала, развитие миокарда и развитие выводного тракта сердца (OFT).
Развитие атриовентрикулярного (АВ) канала
Формирование границы АВ. Сигнализация Notch может регулировать формирование атриовентрикулярной границы между АВ-каналом и камерным миокардом. Исследования показали, что как потеря, так и усиление функции пути Notch приводит к дефектам в развитии АВ-канала. АВ-эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМТ). Сигнализация Notch также важна для процесса АВ-ЭМТ, необходимого для созревания АВ-канала. После формирования границы АВ-канала, подмножество эндокардиальных клеток, выстилающих АВ-канал, активируется сигналами, исходящими из миокарда и межэндокардиальными сигнальными путями, для прохождения ЭМТ. Notch может регулировать этот процесс, активируя экспрессию матричной металлопротеиназы 2 (MMP2) или ингибируя экспрессию васкулярного эндотелиального (VE) кадерина в эндокардии АВ-канала, одновременно подавляя VEGF-путь через VEGFR2. У мутантов с нарушением функции RBPJk/CBF1 развитие сердечных клапанов серьезно нарушено, предположительно из-за дефектного созревания и сигнализации эндокарда. Исследования на эмбриональных стволовых клетках мыши показывают, что кардиомиогенная приверженность и дифференцировка требуют ингибирования сигнализации Notch. Активная сигнализация Notch необходима в желудочковом эндокарде для правильного развития трабекул после спецификации миокарда путем регуляции экспрессии BMP10, NRG1 и EphrinB2. Это было показано на моделях мыши и рыбы-зебры. Вероятно, существует регуляторная взаимосвязь между сигнализацией Notch и Wnt, при которой повышенная экспрессия Wnt снижает сигнализацию Notch, что приводит к последующему ингибированию пролиферации желудочковых кардиомиоцитов. Это прекращение пролиферации можно преодолеть, используя ингибиторы Wnt. Было показано, что HEY2, нисходящий эффектор сигнализации Notch, также играет важную роль в регуляции развития желудочков благодаря своей экспрессии в межжелудочковой перегородке и эндокардиальных клетках сердечных подушек. Специфическое удаление HEY2 в кардиомиоцитах и гладкомышечных клетках приводит к нарушению сократимости сердца, деформации правого желудочка и дефектам межжелудочковой перегородки.
Развитие желудочкового оттока
Во время развития дуги аорты и аортальных артерий рецепторы Notch, лиганды и гены-мишени демонстрируют уникальную картину экспрессии. Блокировка пути Notch приводила к отсутствию индукции экспрессии маркеров клеток гладкой мускулатуры сосудов, что указывает на участие Notch в дифференцировке клеток кардиального нервного гребня в сосудистые клетки в процессе развития выводного тракта сердца.
Ангиогенез
Эндотелиальные клетки используют сигнальный путь Notch для координации клеточного поведения во время прорастания кровеносных сосудов, происходящего при ангиогенезе. Активация Notch происходит преимущественно в "связующих" (коннекторных) клетках и клетках, выстилающих стабильные, функционирующие кровеносные сосуды, посредством прямого взаимодействия с лигандом Notch, Delta-подобным лигандом 4 (Dll4), который экспрессируется в эндотелиальных клетках-кончиках. Сигнализация VEGF, являющаяся важным фактором миграции и пролиферации эндотелиальных клеток, может быть снижена в клетках с активированной сигнализацией Notch за счет снижения уровня транскрипта рецептора Vegf. Эмбрионы зебрафиш, у которых отсутствует сигнализация Notch, демонстрируют эктопическую и постоянную экспрессию ортолога VEGF3 зебрафиш, flt4, во всех эндотелиальных клетках, в то время как активация Notch полностью подавляет его экспрессию. Сигнализация Notch может использоваться для контроля паттерна прорастания кровеносных сосудов во время ангиогенеза. Когда клетки в функционирующем сосуде подвергаются воздействию сигнализации VEGF, лишь ограниченное их число инициирует ангиогенный процесс. Vegf способен индуцировать экспрессию DLL4. В свою очередь, клетки, экспрессирующие DLL4, снижают уровень рецепторов Vegf в соседних клетках посредством активации Notch, тем самым предотвращая их миграцию в развивающийся проросток. Аналогично, в самом процессе прорастания миграционное поведение коннекторных клеток должно быть ограничено для сохранения функционирующего соединения с исходным кровеносным сосудом. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что сигнализация Notch регулирует прогрессивный набор эндокринных клеточных типов из общего предшественника, действуя через два возможных механизма. Один из них – "латеральное ингибирование", которое определяет некоторые клетки для первичной судьбы, а другие – для вторичной судьбы среди клеток, потенциально способных принять одну и ту же судьбу. Латеральное ингибирование необходимо для определения судьбы многих типов клеток. В данном случае это может объяснить рассеянное распределение эндокринных клеток в эпителии поджелудочной железы. Второй механизм – "супрессивное поддержание", объясняющее роль сигнализации Notch в дифференцировке поджелудочной железы. Фактор роста фибробластов 10, предположительно, играет важную роль в этой активности, однако детали остаются неясными.
Развитие кишечника
Роль сигнализации Notch в регуляции развития кишечника была показана в нескольких исследованиях. Мутации в компонентах сигнального пути Notch влияют на самые ранние решения о судьбе клеток кишечника в ходе развития рыбы-зебры. Транскрипционный анализ и эксперименты с усилением функции выявили, что сигнализация Notch воздействует на Hes1 в кишечнике и регулирует бинарный выбор клеточной судьбы между адсорбтивными и секреторными клетками. Notch1 экспрессируется в области мезенхимальной конденсации и впоследствии в гипертрофированных хондроцитах во время хондрогенеза. Чрезмерная экспрессия сигнализации Notch ингибирует остеобластическую дифференцировку, индуцированную костным морфогенетическим белком 2. В целом, сигнализация Notch играет ключевую роль в определении мезенхимальных клеток в остеобластический род и представляет собой потенциальный терапевтический подход к регенерации кости, а также мутирует как минимум в 65% случаев Т-острого лимфобластного лейкоза. Сигнализация Notch может быть активирована мутациями в самом Notch, инактивирующими мутациями в FBXW7 (отрицательный регулятор Notch1) или, реже, транслокацией t(7;9)(q34;q34.3). В контексте Т-острого лимфобластного лейкоза активность Notch взаимодействует с другими онкогенными изменениями, такими как c-MYC, для активации анаболических путей, таких как биосинтез рибосом и белков, тем самым способствуя росту лейкемических клеток.
Рак мочевого пузыря
Потеря активности Notch является ключевым событием в развитии уротелиального рака. Исследование выявило инактивирующие мутации в компонентах пути Notch более чем в 40% исследованных карцином мочевого пузыря человека. В моделях на мышах генетическая инактивация Notch-сигнализации приводит к фосфорилированию Erk1/2, что способствует опухолеобразованию в мочевыводящих путях. Поскольку не все рецепторы NOTCH одинаково вовлечены в развитие уротелиального рака мочевого пузыря, в 90% образцов в одном исследовании был обнаружен определенный уровень экспрессии NOTCH3, что указывает на важную роль NOTCH3 в этом заболевании. Более высокий уровень экспрессии NOTCH3 наблюдался в опухолях высокой степени злокачественности, а более высокая степень позитивности была связана с повышенным риском смертности. NOTCH3 был определен как независимый предиктор неблагоприятного исхода. Таким образом, предполагается, что NOTCH3 может быть использован в качестве маркера специфического риска смертности при раке мочевого пузыря. Также было показано, что экспрессия NOTCH3 может служить прогностическим иммуногистохимическим маркером для клинического наблюдения за пациентами с уротелиальным раком мочевого пузыря, способствуя более индивидуализированному подходу путем отбора пациентов для проведения контрольной цистоскопии через более короткие промежутки времени.
Ингибиторы выреза
Вовлечение сигнального пути Notch во многие виды рака привело к изучению ингибиторов Notch (особенно ингибиторов гамма-секретазы) в качестве методов лечения рака, находящихся на различных стадиях клинических испытаний. В клинических испытаниях участвовало не менее 7 ингибиторов Notch. MK 0752 продемонстрировал многообещающие результаты в раннем клиническом исследовании при раке молочной железы. Доклинические исследования показали благоприятное воздействие ингибиторов гамма-секретазы при эндометриозе – заболевании, характеризующемся повышенной экспрессией компонентов пути Notch. Несколько ингибиторов Notch, включая ингибитор гамма-секретазы LY3056480, изучаются на предмет их потенциальной способности к регенерации волосковых клеток улитки, что может привести к разработке методов лечения потери слуха и тиннитуса.
Математическое моделирование
Математическое моделирование в сигнализации Notch-Delta стало ключевым инструментом для понимания формирования паттернов, обусловленного клеточными взаимодействиями, особенно в контексте механизмов латерального ингибирования. Модель Коллиера, краеугольный камень в этой области, использует систему связанных обыкновенных дифференциальных уравнений для описания петли обратной связи между соседними клетками. Модель определяется уравнениями:
где и представляют уровни активности Notch и Delta в клетке , соответственно. Функции и обычно являются функциями Хилла, отражающими регуляторную динамику процесса сигнализации. Термин обозначает средний уровень активности Delta в клетках, соседних с клеткой , интегрируя эффекты юкстакринной сигнализации. Недавние расширения этой модели включают сигнализацию на дальние расстояния, признавая роль клеточных выростов, таких как филоподии (цитонемы), достигающих не соседних клеток. Одна из расширенных моделей, часто называемая расширенной моделью Коллиера,
Таким образом, математическое моделирование сигнализации Notch-Delta предоставляет важные сведения о механизмах латерального ингибирования и формировании паттернов в биологических системах. Оно углубляет понимание вариаций клеточных взаимодействий, приводящих к разнообразным структурам тканей, вносит вклад в биологию развития и открывает потенциальные терапевтические пути при заболеваниях, связанных с нарушением регуляции Notch-Delta.