氨基酸调节mTORC1信号通路的研究进度

1、氨基酸调节mTORCl言号通路的研究进度本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意！哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofRapamycin,mTOR)是一种进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激幅,存在mTORC1(mammaliantargetofRapamycincomplex1,mTORC1)及mTORC2(mammaliantargetofRapamycincomplex2,mTORC1)两种复合物.mTORC1是细胞增殖和代谢调控中央,能广泛接收细胞内信号,如氨基酸水平

2、、生长因子、能量以及缺氧状态等.生长因子通过PI3K-AKT通路激活mTORC1,而氨基酸激活mTORC1主要通过RagGTPase研究发现,溶幅体是氨基酸和生长因子激活mTORC1的主要场所.尽管mTORC2能够促进细胞的增殖和存活,但细胞的增殖通常与mTORC1相关.1氨基酸调节mTORC1信号通路的相关分子mTORC1活性受溶幅体外表Rheb(Rashomologueenrichedinbrain)携带的鸟背状态直接调节.RhebGTP可激活mTOR激幅活性,RhebGDP那么抑制这一过程.TSC1/2(tuberoussclerosiscomplexcomprisingTSC1andT

3、SC2)是Rheb的GTPase活化蛋白(GTPase-activingprotein,GAP),使RhebGTP转DOI:/化为RhebGDPo胰岛素等生长因子通过激活PI3KAKT通路,磷酸化TSC2抑制GAP活性,使mTORC1呈活性状态.氨基酸缺乏时,参加生长因子不能正常激活mTORC1,提示细胞内充足的氨基酸是mTOR通路信号正常传递的必要条件.研究TSC2缺失的细胞,证实mTORC1活性受氨基酸水平的调控,但不被生长因子影响.由此可见,氨基酸不同于其他信号,以非TSC-Rheb通路的特殊形式传递信息.1.1RagGTPase在氨基酸调节mTORC1信号通路中的作用RagGTPase

4、属于Ras相关小GTP结合蛋白(Ras-relatedsmallGTP-bindingprotein)家族.哺乳动物有4种Rag蛋白,即RagA/B/C/D,其中RagA和RagB在醉母中的同源蛋白为Gtr1p,而RagC和RagD在醉母中的同源蛋白为Gtr2p.Gtr蛋白和Rag蛋白均以异二聚体的形式存在,Gtr1p、RagA/B分别与Gtr2p、RagC/D形成二聚体.含RagBGTP突变体的复合物比含野生型RagB或RagBGDP突变体的复合物检测到更多的mTORC1和Raptor(regulatoryassociatedproteinofmTOR).进一步研究显示,Rag与mTORC1

5、的相互作用是由Raptor介导的,同时并没有检测到Rag和Rictor的相互作用,说明RagGTPase只与mTORCI通路相关.干扰RagGTPase表达抑制氨基酸激活mTORCI)而在细胞中表达RagA/BGTP突变体,mTORCI活性对氨基酸饥饿不敏感.由此可见,RagGTPase对于氨基酸激活mTORCI通路是必需的.氨基酸诱导RagA/B与GTP的结合,促进Rag异二聚体与Raptor相互作用,从而募集mTORCI至溶幅体激活mTORo谷氨酰胺激活mTORCI不依赖于RagGTPaseRagA和RagB基因敲除的细胞,谷氨酰胺通过ADP核糖基化因1(ADPribosylationfa

6、ctor1,Arf1)促进mTORC1转移至溶幅体,说明不同氨基酸对mTORC1的调节机制存在差异.1.2Ragulator在氨基酸调节mTORC1信号通路中的作用Ragulator由MP1、P14、P18、C7orf59和HBXIP共5种蛋白种组成.以RagGTPase为诱饵,利用质谱分析说明Ragulators是RagGTPase的相互作用蛋白,且Ragulator只有以五聚体复合物的形式存在时才能与RagGTPase协同促进mTORC1的溶幅体定位.在氨基酸刺激下,Ragulator和RagGTPase的相互作用变弱.RNAi下调细胞Ragulator表达量后,内源性RagGTPase和

7、mTORC1不再集聚在溶幅体外表而是分布在整个胞质中,此时mTORCI对氨基酸不敏感.改造P18的脂修饰位点使其定位于线粒体外表,发现RagGTPase和mTORCI也同时靶向至线粒体区域,证实Ragulator-RagGTPase对mTORCI定位到溶酶体上至关重要.止匕外,氨基酸能激活Ragulator对RagGTPase的鸟甘酸交换因子(guanineexchangefactor;GEF)活性,促进RagA/B中GDP转变为GTPo1.3V-ATPase在氨基酸调节mTORC1信号通路中的作用V-ATPase是由胞质V1区和膜结合V0区共同组成的多亚基复合体.V-ATPase是mTORC

8、1通路的正向调节分子,降低V-ATPase表达,溶幅体mTORC1的量明显减少.V-ATPase在氨基酸信号通路中位于氨基酸的下游,RagGTPase上游,能够与Ragulator和RagGTPase相互作用,并且在氨基酸存在的条件下激活Ragulator的GEF活性,促进RagA/BGTP-RagC/DGDP的形成.近期研究发现,氨基酸水平能够影响V-ATPase复合体的组装,进而调节V-ATPase和Ragulator的相互作用.氨基酸进入溶幅体是激活mTORC1的前提.PAT1(Proton-assistedtransporter1)能将氨基酸转出溶幅体,当过表达PAT1时,可完全抑制氨

9、基酸诱导的RagA/B-Raptor相互作用.应用V-ATPase抑制齐USalA(SalicylihalamideA),阻断V1区ATP水解活性,溶幅体内氨基酸不能促进RagGTPase与Raptor结合.1.4SLC38A9在氨基酸调节mTORC1信号通路中的作用氨基酸进入溶幅体的机制一直备受关注.近期发现,SLC38A9是溶酶体膜上精氨酸转运感受体,有11个跨膜区,胞质N末端的119个氨基酸与Ragulator和RagGTPase相互作用.SLC38A9与SLC38类氨基酸转运子同源,能够转运氨基酸进、出溶幅体,且对极性氨基酸的亲和力较高.siRNA干扰SLC38A9基因表达,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;过表达SLC38A9基因,mTORC1活性对精氨酸饥饿不敏感.由此可见,SLC38A9是氨基酸激活mTORC1信号通路的重要成分.1.5GATOR在氨基酸调节mTORC1信号通路中的作用GATOR是GATOR1和GATOR2组成的多聚复合体,GATOR1由DEPDC5、Nprl2和Nprl3组成,GATOR2由Mios、WDR24、WDR59、Seh1L和Sec13组成.GATOR能与RagGTPase相互作用,是氨基酸激活mTORC1通路的重要调节分子.GATOR1和G

11、ATOR2在氨基酸调节mTORCI活性的过程中具有相反的效应.GATOR1是RagA/B的GTPase激活蛋白(GTPase-activityprotein,GAP),过表达GATOR1时,抑制氨基酸激活mTORC1,相反GATOR2能抑制GATOR1的GAP活性,正向调节mTORC1.Sestrins(Sestrin1-Sestrin3)除激活MAPK负性调控mTORC1外,还能与GATOR2相互作用抑制mTORC1的溶幅体定位与激活.过表达Sestrins基因,抑制氨基酸激活mTORC1,敲除Sestrins基因那么导致细胞内mTORC1对氨基酸饥饿不敏感.深入研究发现,亮氨酸能与Sestrin2结合,抑制Sestrin2与GATOR2的相互作用,进而发挥GATOR2对GATOR1的抑制效应,激活mTORC1o2展望氨基酸调节mTORC1信号通路上的相关蛋白越来越多被发现,但氨基酸信号激活mTORC1的具体机制尚不够清楚.细胞如何感知细