Сигнальный путь mTOR

Сотовая сигнализация (сотовая связь на британском английском) — это способность клетки получать, обрабатывать и передавать сообщения с окружающей средой и самой собой. Передача сигналов клетками является основной характеристикой всей прокариотической и эукариотической клеточной жизни. Передача клеточных сигналов может происходить на короткие или большие расстояния и, таким образом, классифицируется как аутокринная , юкстакринная , паракринная и эндокринная. Сигнальные молекулы могут продуцироваться различными путями биосинтеза и высвобождаться пассивными или активными переносчиками, а также при повреждении клеток.

Рецепторы играют важную роль в передаче клеточных сигналов, поскольку они могут воспринимать как химические сигналы, так и физические сигналы. Рецепторы — это белки, находящиеся на поверхности клетки или внутри клетки, такие как цитоплазма, органеллы и ядро. В результате этих сигнальных путей может возникать дополнительная ферментативная активность, такая как протеолитическое расщепление, фосфорилирование, метилирование и убиквитинилирование. Каждая клетка предназначена реагировать на определенные внеклеточные сигнальные молекулы, которые служат основой для развития, восстановления тканей, иммунологии и гомеостаза.

мТОР

Атипичная серин/треонинкиназа, известная как mTOR, которая присутствует в двух разных комплексах, является мишенью молекулярного действия рапамицина . Первый называется комплексом mTOR 1 (mTORC1) и подавляется препаратом рапамицином. Он состоит из mTOR, Raptor, GL и DEPTOR. Это основной регулятор роста, который обнаруживает и комбинирует различные диетические и экологические стимулы, включая факторы роста, уровни энергии, клеточный стресс и аминокислоты. Эти сигналы связаны со стимуляцией клеточного роста путем фосфорилирования субстратов, которые усиливают анаболическую активность, такую как трансляция мРНК и синтез липидов, или подавляют катаболические процессы, такие как аутофагия. Гетеродимер туберозного склероза TSC1/2, GAP GTP-связанного состояния малой ГТФазы Rheb, неблагоприятно контролирует активность киназы mTORC1, которая стимулируется малой ГТФазой Rheb. Чтобы контролировать статус загрузки нуклеотидов Rheb, большинство восходящих входов направляются через Akt и TSC1/2. С другой стороны, аминокислоты взаимодействуют с mTORC1 независимо от оси PI3K/Akt, чтобы стимулировать его движение к поверхности лизосом, где он может активироваться в ответ на Rheb. Координированные действия нескольких комплексов, особенно v-ATPase, Ragulator, Rag GTPases и GATOR1/2, опосредуют этот процесс. mTOR, Rictor, GL, Sin1, PRR5/Protor-1 и DEPTOR составляют второй комплекс, известный как комплекс mTOR 2 (mTORC2). mTORC2 регулирует динамику цитоскелета путем активации PKC, способствует выживанию клеток путем активации Akt и способствует переносу ионов и росту путем фосфорилирования SGK1. Многочисленные болезненные состояния, такие как диабет, сердечно-сосудистые заболевания и рак, характеризуются аберрантной передачей сигналов mTOR.

Сигнализация m-TOR

Мишень рапамицина у млекопитающих (mTOR), также известная как механистическая мишень рапамицина и называемая также FK506-связывающим белком 12-рапамицин-ассоциированным белком 1 (FRAP1), представляет собой киназу, кодируемую геном MTOR у человека. mTOR представляет собой протеинкиназу, принадлежащую к семейству киназ, родственных фосфатидилинозитол-3-киназе.

mTOR взаимодействует с другими белками и является ключевым компонентом двух уникальных белковых комплексов, комплексов mTOR 1 и 2, которые регулируют различные биологические активности. mTOR, в частности, работает как серин/треониновая протеинкиназа, которая регулирует клеточный рост, пролиферацию, подвижность, выживание, синтез белка, аутофагию и транскрипцию в качестве фундаментального компонента обоих комплексов. mTOR действует как атирозин-протеинкиназа, которая стимулирует активацию рецепторов инсулина и рецепторов инсулиноподобного фактора роста 1 в качестве основного компонента mTORC2. mTORC2 также был связан с регуляцией и поддержанием актинового цитоскелета.

Типы мТОР

Млекопитающие/механистическая мишень рапамицина обозначается как mTOR. В середине 20-го века бактерия, обнаруженная на острове Пасхи, дала иммунодепрессантное лекарство рапамицин. Прозвище mTOR было придумано, поскольку было показано, что одно из первых воздействий, которое рапамицин оказал на гены TOR.

На самом деле mTOR работает как компонент белкового комплекса, состоящего из нескольких других белков, соединенных вместе и обладающих различными ингибирующими и активирующими свойствами. mTORC1 и mTORC2 представляют собой два разных комплекса mTOR. Все они стабилизируют mTOR и способствуют его способности связываться с рецептором-мишенью, несмотря на наличие в комплексе несколько разных белков.

Рибосомный белок S6K активируется mTORC1, что увеличивает синтез белка. Кроме того, mTORC1 подавляет активность 4EBP1, что обычно препятствует синтезу белка. Кроме того, mTORC1 способствует митохондриальному биогенезу, синтезу липидов и подавляет аутофагию.

mTORC1 и mTORC2

1. mTOR представляет собой серин/треониновую протеинкиназу семейства PI3K-родственных киназ (PIKK), которая образует каталитический компонент двух различных белковых комплексов, известных как mTOR Complex 1 (mTORC1) и 2 (mTORC2) (mTORC2).
2. Тремя ключевыми компонентами mTORC1 являются mTOR, Raptor (регуляторный белок, связанный с mTOR) и mLST8 (летальный для млекопитающих с белком 8 Sec13, также известный как GL).
3. Raptor усиливает привлечение субстрата к mTORC1 путем связывания с сигнальным мотивом TOR (TOS), присутствующим на многочисленных обычных субстратах mTORC1, и необходим для субклеточной локализации mTORC1.
4. mLST8, с другой стороны, соединяется с каталитическим доменом mTORC1 и может поддерживать петлю активации киназы, в то время как генетические исследования показывают, что это необходимо для правильной работы mTORC1.
5. Комбинация рапамицин-FKBP12 связывается с FRB-доменом mTOR, сужая каталитическую щель и частично блокируя субстраты из активного центра, в соответствии с кристаллической структурой киназного домена mTOR, связанного с mLST8.

Сигнализация mTOR

Восходящий mTORC1

Сигнальный путь Akt/PKB

• Инсулиноподобные факторы роста могут активировать mTORC1 через сигнальный путь RTK-Akt/PKB.
• Наконец, Akt фосфорилирует TSC2 по серину 939, серину 981 и треонину 1462.
• Эти фосфорилированные области будут привлекать цитозольный заякоривающий белок 14-3-3 к TSC2, разрушая димер TSC1/TSC2.
• Когда TSC2 не связан с TSC1, он теряет свою GAP-активность и не может гидролизовать Rheb-GTP.
• Это приводит к устойчивой стимуляции mTORC1, что позволяет синтезировать белок посредством передачи сигналов инсулина.
• Akt также фосфорилирует PRAS40, заставляя его отсоединяться от белка Raptor на mTORC1.
• Поскольку PRAS40 блокирует привлечение Raptor субстратов mTORC1 4E-BP1 и S6K1, его удаление позволит привлечь два субстрата к mTORC1 и, следовательно, активировать их таким образом.
• Кроме того, поскольку инсулин представляет собой вещество, высвобождаемое бета-клетками поджелудочной железы в ответ на повышение уровня глюкозы в крови, его сигнализация гарантирует наличие достаточного количества энергии для синтеза белка.
• S6K1 обладает способностью фосфорилировать рецептор инсулина и снижать его чувствительность к инсулину в петле отрицательной обратной связи на передачу сигналов mTORC1.
• Это чрезвычайно важно при сахарном диабете, причиной которого является резистентность к инсулину.

Сигнальный путь MAPK/ERK

• Митогены, такие как инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF1), могут активировать путь MAPK/ERK, который ингибирует комплекс TSC1/TSC2 и, таким образом, активирует mTORC1.
• На этом пути G-белок Ras связан с плазматической мембраной фарнезильной группой и находится в неактивной форме GDP.
• Адаптерный белок GRB2 соединяется со своими доменами SH2, когда фактор роста связывается с соседней рецепторной тирозинкиназой, которая поддерживает активность mTORC1.
• Также было продемонстрировано, что RSK фосфорилирует хищника, что способствует его устойчивости к ингибированию PRAS40.

Сигнальный путь JNK

• Передача сигналов JNK является компонентом сигнальной системы митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), которая важна для сигнальных путей стресса, включая экспрессию генов, развитие нервной системы и выживание клеток.
• Недавние исследования выявили прямую молекулярную связь, в которой JNK фосфорилирует Raptor по Ser-696, Thr-706 и Ser-863.
• В результате JNK регулирует активность mTORC1.
• Таким образом, активация JNK влияет на синтез белка с помощью нижестоящих эффекторов mTORC1, таких как киназа S6 и eIFs.

Нисходящий TORC1

• mTORC1 регулирует транскрипцию и трансляцию, взаимодействуя с S6K1 и 4E-BP1, эукариотическим фактором инициации 4E (eIF4E), связывающим белок 1, в основном посредством фосфорилирования и дефосфорилирования его нижестоящих мишеней.
• В эукариотических клетках S6K1 и 4E-BP1 регулируют трансляцию.
• Их сигналы сходятся в комплексе инициации трансляции на 5'-конце мРНК, что приводит к активации трансляции.

4E-BP1

• Когда mTORC1 активируется, он фосфорилирует белок-репрессор трансляции 4E-BP1, освобождая его от эукариотического фактора инициации трансляции 4E. (eIF4E).
• eIF4E теперь может свободно связываться с эукариотическими факторами инициации трансляции 4G (eIF4G) и 4A (eIF4A) (eIF4A).
• После связывания с 5'-кэпом мРНК этот комплекс рекрутирует геликазный эукариотический фактор инициации трансляции A (eIF4A) и его кофактор эукариотический фактор инициации трансляции 4B. (eIF4B).
• Хеликаза необходима для удаления петель шпилек, которые образуются в 5'-нетранслируемых областях мРНК, предотвращая преждевременную трансляцию белка.

С6К

• mTOR опосредует передачу сигналов S6K зависимым от рапамицина способом, при этом S6K вытесняется из комплекса eIF3, когда mTOR связывается с eIF3.
• Затем активный S6K1 может усиливать синтез белка, рекрутируя рибосомный белок S6 (рибосомный компонент) и eIF4B в комплекс предварительной инициации.
• S6K1 может взаимодействовать с mTORC1 в петле положительной обратной связи путем фосфорилирования отрицательного регуляторного домена mTOR в двух местах, thr-2446 и ser-2448.
• Фосфорилирование в этих местах, по-видимому, повышает активность mTOR.
• S6K также может фосфорилировать запрограммированную гибель клеток 4 (PDCD4), подвергая его риску деградации убиквитинлигазой Beta-TrCP.

mTORC2 Нисходящий поток

• mTORC2 регулирует выживаемость и пролиферацию клеток, главным образом, путем фосфорилирования (PKA/PKG/PKC) семейства протеинкиназ.
  mTORC2 контролирует актиновый цитоскелет посредством PKC, но также может фосфорилировать др. членов семейства PKC, которые регулируют миграцию клеток и ремоделирование цитоскелета.
• mTORC2 участвует в фосфорилировании и, следовательно, в активации Akt, который является критическим сигнальным компонентом после активации PI3K, а также в фосфорилировании SGK1, PKC и HDAC.

Восходящий поток mTORC2

• Субъединица mSin1 mTORC2, как и другие белки, регулируемые PI3K, имеет домен PH, который связывает фосфоинозитиды.
• Этот домен ингибирует каталитическую активность mTORC2 в отсутствие инсулина, что необходимо для инсулинозависимой регуляции активности mTORC2.
• Субъединица mSin1 также может фосфорилироваться с помощью Akt.
• mTORC1 фосфорилирует и тем самым активирует Grb10, вышестоящий негативный регулятор передачи сигналов рецептора инсулина/ИФР-1.
• Кроме того, было обнаружено, что белок Ric-8B и некоторые метаболиты липидов являются основными регуляторами активности mTORC2.

Механизм сигнального пути mTOR

Факторы роста в основном используются в этом пути в качестве первой сигнальной молекулы, необходимой для активации. Путь активируется, когда эти факторы роста связываются с тирозинкиназными рецепторами в клеточной мембране. Фосфорилирование, при котором фосфатная группа помещается в фермент-мишень, чтобы сделать его активным и расширить путь к другим мишеням, активирует многие ферменты, участвующие в этом пути.

После связывания фактора роста с мембранными рецепторами:

1. Фосфорилирование активирует фермент киназу PI3.
2. PIP2 превращается в PIP3 с помощью фермента киназы PI3.
3. PIP3 стимулирует фермент Akt, который, в свою очередь, стимулирует белок mTOR.

Механизм mTOR ниже по течению

• Клеточная трансформация связана ниже по течению с эффекторами mTOR S6 киназой 1 (S6K1), эукариотическим фактором инициации 4E (eIF4E) и белком 1, связывающим эукариотический фактор инициации 4E (4EBP1).
• S6K1 фосфорилирует несколько важных мишеней и является важным регулятором развития клеток.
• S6K1 и eIF4E оба участвуют в клеточной трансформации, и исследования связывают их сверхэкспрессию с неблагоприятным прогнозом рака.

Механизм mTOR вверх по течению

• Восходящий сигнальный путь PI3K/AKT нарушается различными механизмами, включая сверхэкспрессию или активацию рецептора фактора роста, например, HER-2 (рецептор 2 эпидермального фактора роста человека) и IGFR (рецептор инсулиноподобного фактора роста), мутации PI3K и Мутации/амплификации AKT.
• PTEN, супрессор опухоли и гомолог тензина, утраченный на хромосоме 10, является негативным регулятором передачи сигналов PI3K.
• Экспрессия PTEN снижена при многих злокачественных новообразованиях и может подавляться различными процессами, включая мутации, потерю гетерозиготности, метилирование и нестабильность белка.

Механизм mTOR2

mTORC2 также контролирует клеточную пролиферацию и метаболизм, частично посредством модуляции IGF-IR, InsR, Akt/PKB и протеинкиназы SGK, индуцированной сывороткой и глюкокортикоидами. Кроме того, активность mTORC2 была связана с контролем аутофагии (макроаутофагия и аутофагия, опосредованная шаперонами). Конкретное расположение mTORC2 внутри клеток пока неизвестно. Некоторые открытия, основанные на его активности, указывают на клеточные эндомембраны, такие как митохондрии, как на вероятное местонахождение mTORC2; однако это может быть связано с его взаимодействием с Akt. Неясно, проявляют ли эти мембраны активность mTORC2 в клеточных условиях или способствуют фосфорилированию субстратов mTORC2.

Регуляция mTOR

Факторы роста, а также количество аминокислот, глюкозы и кислорода — это лишь некоторые из восходящих сигналов, которые контролируют активность mTORC1. Большинство сигналов регулируют mTORC1 в основном с помощью одного из двух механизмов: прямое изменение компонента mTORC1 или контроль Rheb, небольшой GTPase, которая при соединении с GTP напрямую взаимодействует с mTORC1 и активирует ее. Увлекательный процесс, в котором участвуют Rheb, а также Rag GTPases и который рассматривается в отдельном разделе ниже, заключается в том, как работает передача сигналов аминокислот к mTORC1. Akt фосфорилирует TSC2 вместе с другими киназами, участвующими в передаче сигналов фактора роста, включая MAPK и p90 RSK1. Белком, активирующим GTPase (GAP) для Rheb, является TSC2, также известный как туберин, и вместе с TSC1 (также известным как гамартин) они составляют гетеродимерный комплекс туберозного склероза (TSC).

Ингибиторы mTOR

Механическая мишень рапамицина (mTOR), серин/треонин-специфичной протеинкиназы, которая является членом семейства киназ, родственных фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K), ингибируется классом препаратов, известных как ингибиторы mTOR (PIKK). Два белковых комплекса, mTORC1 и mTORC2, которые mTOR формирует и через которые передает сигналы, контролируют клеточный метаболизм, рост и пролиферацию. Наиболее хорошо зарекомендовавшими себя ингибиторами mTOR являются так называемые рапалоги (рапамицин и его аналоги), которые продемонстрировали опухолевые реакции в исследованиях на людях против различных типов опухолей.

Ингибиторы mTOR первого поколения

Повторное использование рапамицина в качестве противоопухолевого препарата началось с открытия темсиролимуса в 1990-х годах (CCI-779). Токсикологический профиль этого совершенно нового растворимого производного рапамицина у животных был хорошим. С тех пор для лечения рака были разработаны новые производные рапамицина с улучшенной фармакокинетикой и меньшим количеством иммунодепрессивных побочных эффектов. Эти рапалоги включают темсиролимус (CCI-779), эверолимус (RAD001) и ридафоролимус, которые изучаются в клинических исследованиях рака (AP-23573). Сравнимые с рапамицином терапевтические преимущества обеспечивают аналоги рапамицина. В 2012 году Национальный институт рака опубликовал список из более чем 200 клинических исследований, в которых изучался противораковый потенциал рапалогов в качестве монотерапии или компонента комбинированной терапии различных типов рака. Ингибиторы mTOR первого поколения, известные как рапалоги, эффективны в ряде доклинических состояний. Рапалоги недостаточны для оказания широкого и мощного противоракового воздействия, по крайней мере, при использовании в качестве монотерапии, из-за ранее упомянутого ограниченного ингибирования mTOR.

Клиническое значение

1. Любые нарушения функции mTOR могут привести к развитию рака, так как mTOR активно участвует в активации генов, связанных с пролиферацией клеток. Например, некоторые гены, активируемые mTORC1 и mTORC2, могут остановить естественную гибель клеток и повысить потребление пищи, что приводит к неконтролируемой пролиферации клеток и развитию опухолей.
2. Другой важной причиной гипертрофии сердца , которая является основным фактором риска сердечной заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, считается гиперактивация пути mTOR.
3. Было продемонстрировано, что путь mTOR играет решающую роль в сложном процессе старения , на который влияют несколько элементов на клеточном уровне, а также в жизни человека. Регуляция и поддержание mTOR необходимы для здоровья из-за их функции в иммунном ответе и клеточном старении. Также было продемонстрировано, что передача сигналов mTOR участвует в исследованиях, пытающихся продлить жизнь ткани.

Определение энергии и глюкозы

Снижая уровни АТФ, уменьшение гликолитического потока, вызванное ограничением глюкозы, подавляет mTORC1. mTORC1 ингибируется 2-дезоксиглюкозой (2DG), ингибитором гексокиназы или митохондриальным разобщителем FCCP в клетках дикого типа, но не в клетках, лишенных TSC2. Низкие уровни АТФ передаются в TSC2 с помощью 5'AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK). Снижение продукции АТФ и увеличение соотношения АМФ/АТФ вызывают активацию гетеротримерной киназы AMPK. При недостатке глюкозы AMPK напрямую фосфорилирует TSC2, активируя его неизвестным способом и подавляя при этом mTORC1. Для выживания клеток эта процедура имеет решающее значение.

Обнаружение кислорода

Низкий уровень кислорода или гипоксия ингибируют передачу сигналов mTORC1 различными механизмами. Гипоксия также ингибирует mTORC1 посредством действия Redd1/RTP801, который впервые был обнаружен у дрозофилы в виде Сциллы и Харибды. Эти гены генерируют индуцируемые гипоксией РНК, которые загадочным образом подавляют активность mTORC1. Сходный путь, соединяющий AMPK и PI3K, активацию TSC2 Redd1 и последующее ингибирование mTORC1, был обнаружен в ходе генетических исследований. Повреждения, отличные от гипоксии, такие как лишение энергии, повреждение ДНК, глюкокортикоиды и окисляющие агенты, активируют Redd1, показывая, что Redd1 выполняет множество ролей в отправке сигналов стресса на mTORC1. В дополнение к AMPK и Redd1 предполагаются другие пути, с помощью которых гипоксия снижает mTORC1, но они нуждаются в проверке и дальнейшем изучении.

Обнаружение аминокислот

Недостаток аминокислот подвергает клетки стрессу, и они реагируют, инициируя и подавляя различные виды активности. Низкие концентрации аминокислот подавляют передачу сигналов TORC1 у широкого круга организмов, включая дрожжи и человека. Удаление dTOR у мух имитирует изъятие аминокислот, имитируя разрушение и мобилизацию запасов питательных веществ, что предотвращает развитие личинок и вызывает накопление липидных везикул в жировом теле личинок. У C. elegans делеция кишечного переносчика аминокислот pep-2 нарушает передачу сигналов инсулина и ceTOR, что укорачивает длину тела и снижает количество потомства за счет вялого постэмбрионального роста. Когда ceTOR ингибирован, черви лучше противостоят опасностям окружающей среды, включая тепло и окислительные повреждения.

Функции mTOR в здоровом развитии мозга

Поскольку mTOR необходим для развития, деления и миграции каждой клетки, считается, что он необходим для роста организма. Фактически, было обнаружено, что mTOR имеет решающее значение для хорошего развития и выживания в исследованиях с использованием мышей с нокаутом (KO). Первые генетические доказательства того, что mTOR необходим для развития мозга, были получены на модели мышей с мутациями, индуцированными этил-нитрозо-мочевиной. Этот мутант, названный flat-top, был мутантом mTOR с потерей функции, вызванным неправильным размещением; она показала дефицит развития конечного мозга и умерла во время беременности. Более мягкий фенотип по сравнению с полным нокаутом может быть связан с частичной потерей функции mTOR. В действительности активность p70S6K у мутантных мышей все еще была на 10% ниже, чем у мышей дикого типа.

Функции mTOR в формировании дендритов

Влияние mTOR на образование нейритов тщательно морфологически исследуется культуральными исследованиями. В частности, при трансфекции конститутивно активных или доминантно-негативных форм PI3K, Akt и Ras было показано, что PI3K-Akt ускоряет развитие сомы и дендритов. Связывание Ras и PI3K-Akt приводит к более сложным дендритам в нейронах гиппокампа. Подобно этому, siRNA-опосредованное ингибирование гомолога фосфатазы и тензина (PTEN), фосфатазы для Akt, индуцирует разветвление дендритов гиппокампа. Образование дендритов, вызванное этими видами терапии, уменьшалось при длительной терапии рапамицином, опосредованном siRNA ингибировании mTOR и p70S6K и сверхэкспрессии дефектного по фосфорилированию мутанта 4EBP. Эти результаты подразумевают, что созревание и развитие дендритов зависят от mTOR, а именно от mTORC1.

Функции mTOR в удлинении аксона

Ориентация аксонов контролируется на протяжении всего развития балансом хемотаксических входов от притягивающих и отталкивающих химических веществ. Было показано, что семафорин-3 и нетрин-1 вызывают коллапс конуса роста и репульсивное скручивание нейронов сетчатки Xenopus. Процесс был остановлен рапамицином, а также ингибиторами синтеза белка циклогексимидом и анизомицином. Наблюдалось фосфорилирование 4EBP конусами роста в ответ на семафорин-3 и нетрин-1. Было показано, что Slit2 оказывает чувствительные к рапамицину эффекты на фосфорилирование 4EBP и коллапс конусов роста, хотя и на более поздней стадии. Аберрантная ретиногенетическая проекция, вызванная гаплонедостаточностью TSC2 у мышей (TSC-/+), служила демонстрацией нарушения ведения аксонов. Поскольку известно, что связь ephrin-eph имеет решающее значение для направления аксонов этого тракта, было исследовано влияние ephrinA на путь mTOR.

Делеция гена (нокаут гена)

Нокаут гена — это генетическая процедура, при которой один из генов организма становится неактивным (сокращенно КО) («нокаутируется» из организма). Однако термин «КО» также может применяться к существу, содержащему нокаутный ген, или самому нокаутному гену. Функция генов изучается с помощью нокаутированных существ или просто нокаутов, часто путем изучения последствий делеции гена. Исследователи делают выводы из различий между нокаутированным организмом и здоровыми людьми.

Нок-ин гена, по сути, противоположен подходу нокаута. Двойной нокаут возникает при одновременной делеции двух генов из организма (DKO). Аналогичным образом три или четыре нокаутированных гена называются тройными нокаутами (TKO) или четверными нокаутами (QKO) соответственно.

Ингибирование рапамицином

Механизм, лежащий в основе клеточной специфичности индуцированного рапамицином ингибирования mTORC2, неизвестен, что особенно важно, учитывая, что многие негативные метаболические побочные эффекты рапамицина, о которых сообщалось в исследованиях на мышах и клинических испытаниях на людях, недавно были приписаны ингибированию mTORC2. Уровни экспрессии нескольких FK506-связывающих белков (FKBP), особенно FKBP12 и FKBP51, идентифицированы как важные факторы для опосредованного рапамицином ингибирования mTORC2. В подтверждение этого, снижение FKBP12 полностью изменяет клеточную линию, чувствительную к ингибированию mTORC2, на нечувствительную клеточную линию, в то время как увеличение экспрессии FKBP12 может усиливать ингибирование mTORC2.

Дальнейшее снижение FKBP12 в клеточных линиях с уже низкими уровнями FKBP12 полностью предотвращает индуцированное рапамицином ингибирование mTORC1, демонстрируя, что относительные уровни FKBP12 важны как для ингибирования mTORC1, так и для mTORC2, хотя и на разных уровнях. С другой стороны, дефицит FKBP51 делает клетки более восприимчивыми к ингибированию mTORC2. Наши результаты показывают, что экспрессия FKBP12 и FKBP51 является фактором, ограничивающим скорость, который определяет чувствительность клеточной линии или ткани к рапамицину. Эти открытия имеют значение для лечения конкретных заболеваний, таких как нейродегенерация и рак, а также для общих усилий по борьбе со старением. 06-связывающие белки (FKBP), а именно FKBP12 и FKBP51, как важные детерминанты опосредованного рапамицином ингибирования mTORC2

Часто задаваемые вопросы о сигнализации mTOR

Вопрос 1: Как работает ингибирование mTOR?

Отвечать:

The regulatory-associated protein of mTOR (raptor) binding to mTOR is prevented by the suppression of mTOR, despite the fact that this binding is required for the phosphorylation of S6K1 and 4EBP1 downstream. S6K1 consequently dephosphorylates, reducing protein production as well as cell size and mortality.

Вопрос 2: Как именно mTOR контролирует метаболизм?

Отвечать:

The mechanistic target of rapamycin (mTOR), which integrates signals from nutrition, growth factors, and other environmental cues, regulates cellular metabolism. mTOR is a component of the two evolutionarily conserved protein complexes, mTORC1, and mTORC2, found in yeast and humans.

Вопрос 3: Что происходит при включении mTOR?

Отвечать:

The transcription of genes involved in glycolysis, the pentose-phosphate pathway (PPP), and de novo lipogenesis are encouraged after mTORC1 is activated. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF1) is a transcription factor that upregulates glycolysis.

Вопрос 4: Какова цель сигнализации mTOR?

Отвечать:

The mTOR signaling pathway, which is frequently activated in tumors, is crucial for tumor metabolism because it not only controls protein synthesis and gene transcription to control immune cell differentiation and cell proliferation.

Вопрос 5: Как стимулируется путь mTOR?

Отвечать:

IGF-I/insulin, mechanical stimulation, and amino acids (blue lines) activate mTORC1 whereas glucocorticoids and myostatin suppress it (red lines). Skeletal muscle protein synthesis is increased when mTORC1 is activated.

Вопрос 6: Как активируется mTOR?

Отвечать:

Amino acids, insulin, and growth hormones are known to trigger mTOR signaling, which is inhibited by dietary or energy deprivation. mTOR is important for cell physiology.