氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路的研究進(jìn)度

1、氨基酸調(diào)節(jié)mTORCl言號(hào)通路的研究進(jìn)度本文從網(wǎng)絡(luò)收集而來(lái),上傳到平臺(tái)為了幫到更多的人,如果您需要使用本文檔,請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載本文檔(有償下載),另外祝您生活愉快,工作順利,萬(wàn)事如意！哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofRapamycin,mTOR)是一種進(jìn)化保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激幅,存在mTORC1(mammaliantargetofRapamycincomplex1,mTORC1)及mTORC2(mammaliantargetofRapamycincomplex2,mTORC1)兩種復(fù)合物.mTORC1是細(xì)胞增殖和代謝調(diào)控中央,能廣泛接收細(xì)胞內(nèi)信號(hào),如氨基酸水平

2、、生長(zhǎng)因子、能量以及缺氧狀態(tài)等.生長(zhǎng)因子通過(guò)PI3K-AKT通路激活mTORC1,而氨基酸激活mTORC1主要通過(guò)RagGTPase研究發(fā)現(xiàn),溶幅體是氨基酸和生長(zhǎng)因子激活mTORC1的主要場(chǎng)所.盡管mTORC2能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖和存活,但細(xì)胞的增殖通常與mTORC1相關(guān).1氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路的相關(guān)分子mTORC1活性受溶幅體外表Rheb(Rashomologueenrichedinbrain)攜帶的鳥背狀態(tài)直接調(diào)節(jié).RhebGTP可激活mTOR激幅活性,RhebGDP那么抑制這一過(guò)程.TSC1/2(tuberoussclerosiscomplexcomprisingTSC1andT

3、SC2)是Rheb的GTPase活化蛋白(GTPase-activingprotein,GAP),使RhebGTP轉(zhuǎn)DOI:/化為RhebGDPo胰島素等生長(zhǎng)因子通過(guò)激活PI3KAKT通路,磷酸化TSC2抑制GAP活性,使mTORC1呈活性狀態(tài).氨基酸缺乏時(shí),參加生長(zhǎng)因子不能正常激活mTORC1,提示細(xì)胞內(nèi)充足的氨基酸是mTOR通路信號(hào)正常傳遞的必要條件.研究TSC2缺失的細(xì)胞,證實(shí)mTORC1活性受氨基酸水平的調(diào)控,但不被生長(zhǎng)因子影響.由此可見,氨基酸不同于其他信號(hào),以非TSC-Rheb通路的特殊形式傳遞信息.1.1RagGTPase在氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路中的作用RagGTPase

4、屬于Ras相關(guān)小GTP結(jié)合蛋白(Ras-relatedsmallGTP-bindingprotein)家族.哺乳動(dòng)物有4種Rag蛋白,即RagA/B/C/D,其中RagA和RagB在醉母中的同源蛋白為Gtr1p,而RagC和RagD在醉母中的同源蛋白為Gtr2p.Gtr蛋白和Rag蛋白均以異二聚體的形式存在,Gtr1p、RagA/B分別與Gtr2p、RagC/D形成二聚體.含RagBGTP突變體的復(fù)合物比含野生型RagB或RagBGDP突變體的復(fù)合物檢測(cè)到更多的mTORC1和Raptor(regulatoryassociatedproteinofmTOR).進(jìn)一步研究顯示,Rag與mTORC1

5、的相互作用是由Raptor介導(dǎo)的,同時(shí)并沒有檢測(cè)到Rag和Rictor的相互作用,說(shuō)明RagGTPase只與mTORCI通路相關(guān).干擾RagGTPase表達(dá)抑制氨基酸激活mTORCI)而在細(xì)胞中表達(dá)RagA/BGTP突變體,mTORCI活性對(duì)氨基酸饑餓不敏感.由此可見,RagGTPase對(duì)于氨基酸激活mTORCI通路是必需的.氨基酸誘導(dǎo)RagA/B與GTP的結(jié)合,促進(jìn)Rag異二聚體與Raptor相互作用,從而募集mTORCI至溶幅體激活mTORo谷氨酰胺激活mTORCI不依賴于RagGTPaseRagA和RagB基因敲除的細(xì)胞,谷氨酰胺通過(guò)ADP核糖基化因1(ADPribosylationfa

6、ctor1,Arf1)促進(jìn)mTORC1轉(zhuǎn)移至溶幅體,說(shuō)明不同氨基酸對(duì)mTORC1的調(diào)節(jié)機(jī)制存在差異.1.2Ragulator在氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路中的作用Ragulator由MP1、P14、P18、C7orf59和HBXIP共5種蛋白種組成.以RagGTPase為誘餌,利用質(zhì)譜分析說(shuō)明Ragulators是RagGTPase的相互作用蛋白,且Ragulator只有以五聚體復(fù)合物的形式存在時(shí)才能與RagGTPase協(xié)同促進(jìn)mTORC1的溶幅體定位.在氨基酸刺激下,Ragulator和RagGTPase的相互作用變?nèi)?RNAi下調(diào)細(xì)胞Ragulator表達(dá)量后,內(nèi)源性RagGTPase和

7、mTORC1不再集聚在溶幅體外表而是分布在整個(gè)胞質(zhì)中,此時(shí)mTORCI對(duì)氨基酸不敏感.改造P18的脂修飾位點(diǎn)使其定位于線粒體外表,發(fā)現(xiàn)RagGTPase和mTORCI也同時(shí)靶向至線粒體區(qū)域,證實(shí)Ragulator-RagGTPase對(duì)mTORCI定位到溶酶體上至關(guān)重要.止匕外,氨基酸能激活Ragulator對(duì)RagGTPase的鳥甘酸交換因子(guanineexchangefactor;GEF)活性,促進(jìn)RagA/B中GDP轉(zhuǎn)變?yōu)镚TPo1.3V-ATPase在氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路中的作用V-ATPase是由胞質(zhì)V1區(qū)和膜結(jié)合V0區(qū)共同組成的多亞基復(fù)合體.V-ATPase是mTORC

8、1通路的正向調(diào)節(jié)分子,降低V-ATPase表達(dá),溶幅體mTORC1的量明顯減少.V-ATPase在氨基酸信號(hào)通路中位于氨基酸的下游,RagGTPase上游,能夠與Ragulator和RagGTPase相互作用,并且在氨基酸存在的條件下激活Ragulator的GEF活性,促進(jìn)RagA/BGTP-RagC/DGDP的形成.近期研究發(fā)現(xiàn),氨基酸水平能夠影響V-ATPase復(fù)合體的組裝,進(jìn)而調(diào)節(jié)V-ATPase和Ragulator的相互作用.氨基酸進(jìn)入溶幅體是激活mTORC1的前提.PAT1(Proton-assistedtransporter1)能將氨基酸轉(zhuǎn)出溶幅體,當(dāng)過(guò)表達(dá)PAT1時(shí),可完全抑制氨

9、基酸誘導(dǎo)的RagA/B-Raptor相互作用.應(yīng)用V-ATPase抑制齊USalA(SalicylihalamideA),阻斷V1區(qū)ATP水解活性,溶幅體內(nèi)氨基酸不能促進(jìn)RagGTPase與Raptor結(jié)合.1.4SLC38A9在氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路中的作用氨基酸進(jìn)入溶幅體的機(jī)制一直備受關(guān)注.近期發(fā)現(xiàn),SLC38A9是溶酶體膜上精氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)感受體,有11個(gè)跨膜區(qū),胞質(zhì)N末端的119個(gè)氨基酸與Ragulator和RagGTPase相互作用.SLC38A9與SLC38類氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)子同源,能夠轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)、出溶幅體,且對(duì)極性氨基酸的親和力較高.siRNA干擾SLC38A9基因表達(dá),可使S6K

10、1(ribosomalproteinS6kinases)磷酸化水平下降；缺失SLC38A9基因,抑制精氨酸激活mTORC1;過(guò)表達(dá)SLC38A9基因,mTORC1活性對(duì)精氨酸饑餓不敏感.由此可見,SLC38A9是氨基酸激活mTORC1信號(hào)通路的重要成分.1.5GATOR在氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路中的作用GATOR是GATOR1和GATOR2組成的多聚復(fù)合體,GATOR1由DEPDC5、Nprl2和Nprl3組成,GATOR2由Mios、WDR24、WDR59、Seh1L和Sec13組成.GATOR能與RagGTPase相互作用,是氨基酸激活mTORC1通路的重要調(diào)節(jié)分子.GATOR1和G

11、ATOR2在氨基酸調(diào)節(jié)mTORCI活性的過(guò)程中具有相反的效應(yīng).GATOR1是RagA/B的GTPase激活蛋白(GTPase-activityprotein,GAP),過(guò)表達(dá)GATOR1時(shí),抑制氨基酸激活mTORC1,相反GATOR2能抑制GATOR1的GAP活性,正向調(diào)節(jié)mTORC1.Sestrins(Sestrin1-Sestrin3)除激活MAPK負(fù)性調(diào)控mTORC1外,還能與GATOR2相互作用抑制mTORC1的溶幅體定位與激活.過(guò)表達(dá)Sestrins基因,抑制氨基酸激活mTORC1,敲除Sestrins基因那么導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)mTORC1對(duì)氨基酸饑餓不敏感.深入研究發(fā)現(xiàn),亮氨酸能與Sestrin2結(jié)合,抑制Sestrin2與GATOR2的相互作用,進(jìn)而發(fā)揮GATOR2對(duì)GATOR1的抑制效應(yīng),激活mTORC1o2展望氨基酸調(diào)節(jié)mTORC1信號(hào)通路上的相關(guān)蛋白越來(lái)越多被發(fā)現(xiàn),但氨基酸信號(hào)激活mTORC1的具體機(jī)制尚不夠清楚.細(xì)胞如何感知細(xì)