jeden z pozoruhodnějších zjištění článku Chen et al. (4) je jejich důkazem, že mechanismus, kterým aminokyseliny stimulují mTORC1, vyžaduje VPS34 (třída III PI3K), enzym, který se podílí na endocytóze a recyklaci vezikul z Golgiho na povrch (10). Co by mohla recyklace vezikul a Golgi mít co do činění s aktivací mTORC1 na povrchu lysozomu? Řada nedávných studií (11, 12) zapojila intracelulární membránový obchod do procesu, kterým některé aminokyseliny aktivují dráhu mTORC1 (Obrázek 1). Například aktivace glutaminu mTORC1 nevyžaduje Rag GTPázy, zatímco leucin Ano (11). Jiní zjistili, že v buňkách s nedostatkem hadrů je mTORC1 lokalizován na Golgiho a tato lokalizace je závislá na ARF, ADP-ribosylačním faktoru kritickém pro obchodování s vezikuly (11). Dále, zatímco přidání glutaminu do buněk s deficitem hadru způsobilo translokaci mTORC1 do lysosomů, lokalizace tam trvala mnohem déle (11). Předchozí studie také ukázaly, že mTORC1 je přítomen v ER i v síti trans-Golgi (TGN) (13).
jak se proteiny cílí na lysozomy? Lysozomální hydrolázy jsou syntetizovány v ER a glykosylovány v Golgi, kde získávají mannoso-6-fosfátový ligand (14). Když lysozomální hydrolázy dosáhnou TGN, vážou se na receptory manóza-6-fosfát (M6PRs)a bud off do vezikul potažených klatrinem, což je proces zprostředkovaný několika adaptorovými proteiny a usnadněný ARF1. Vezikuly se pak spojí s časnými endozomálními vezikuly (EEV) a nakonec se spojí s lysozomy a dodají lysozomální hydrolázy do jejich konečného cíle. Když byly buňky bez Rag GTPázy léčeny brefeldinem, aminokyselinou indukovaná aktivace mTORC1 byla zrušena, ale brefeldin nezabránil aktivaci mTORC1 v buňkách dostatečných k Rag GTPase (11). Brefeldin inhibuje aktivaci ARF1, což způsobuje blokádu transportu anterográdu z ER do Golgiho. Aktivace mTORC1 tedy vyžaduje normální transport ER-to-Golgi. Dále bylo zjištěno, že knockout Rab1a, malé GTPázy podílející se na endocytóze, také vede k blokádě aktivace mtorc1 aminokyselinami (12). Zatímco RAB1A byl dříve známý pouze pro svou kontrolu transportu ER-to-Golgi, bylo zjištěno, že indukuje asociaci mTORC1 s Reb A RAPTOREM, nezávisle na Rag Gtpázách. Dále, knockdown RAB1A interferoval s lokalizací mTORC1 v Golgi, ale ne v lysozomech. Ztráta RAB1A navíc neovlivnila interakci mTORC1 s rag Gtpázami v lysozomu (13).
z těchto nových studií vycházejí Dvě možnosti. Jednou z možností je, že mTORC1 může být aktivní pouze tehdy, když je umístěn na lysozomálních membránách, ale může být dodáván do lysozomu z jiných intracelulárních membrán, jako je TGN, v neaktivní formě. Druhou možností je, že mTORC1 může být aktivován například aminokyselinami, když je na Golgiho nebo jiných membránových kompartmentech. Je obtížné uzavřít tak či onak na základě aktuálně dostupných údajů, protože mTORC1 je přítomen v sekreční dráze ve spojení s mnoha jeho vazebnými / aktivačními proteiny (13). Pro rozlišení těchto možností bude nutné získat pečlivou kinetickou analýzu procesu aktivace mTORC1. Pokud vím, pouze Jewell et al. (11) studovali kinetiku aktivace mTORC1. Tato skupina ukázala, že v buňkách s dostatečným množstvím hadrů způsobuje glutamin lokalizaci mTORC1 na lysozomy do 50 minut po přidání, zatímco v buňkách s nedostatkem hadrů není mTORC1 v lysozomu 50 minut, ale je přítomen 150 minut po přidání glutaminu. Jewell a kol. neidentifikovali oddělení, kde byl mtorc1 lokalizován před tím, než dorazil do lysozomu, ani nezjistili, zda byl mTORC1 v tomto prostředí aktivní. Bude důležité ukázat, že glutamin způsobuje lokalizaci komplexu Golgimu a určit, zda je aktivní v tomto prostředí. Je zajímavé, že mTORC1 v jedné studii bylo zjištěno, že kolokalizuje s golginem 97 (13), proteinem, o kterém je známo, že se spojuje s M6PR (15).
zdá se tedy, že aktivační komplex mTORC1 se načte na TGN po přidání glutaminu, možná ve spojení s SLC38A9, který transportuje glutamin (ale ne leucin) (Obrázek 1). Dále je tato oblast Golgiho okyselena V-Atpázou; proto se pravděpodobně váže na komplex mTORC1, stejně jako na RAPTOR a REB, o nichž je již známo, že existují v Golgim (16). Tento komplex pak může být přepravován vezikuly k lysozomům přes dobře popsanou společnou dálnici, kterou m6pr vede k lysozomům. Hlavní otázkou je, zda je mTORC1 aktivní, zatímco je rezidentní na Golgiho membránách, nebo potřebuje přenos do lysozomu, aby se stal aktivním. Tady, Chen et al. v kritické studii bylo zjištěno, že delece Vps34 blokovala aminokyselinou zprostředkovanou aktivaci mTORC1. Jaká by mohla být specifická funkce této třídy III PI3K v obchodování s mTORC1? Nedávno bylo zjištěno, že vysoce specifický inhibitor VPS34 blokuje obchodování vezikul z TGN do lysozomu (17). Lze tedy spekulovat, že mTORC1 není aktivní, když je v Golgi, ale může být aktivován pouze tehdy, když dosáhne lysozomu. Pokud tomu tak je, bude důležité určit, která složka komplexu je dodávána lysosomy a je nezbytná pro aktivaci.
ledvina poskytla pěkný model in vivo pro oddělení RTK od aminokyselinových drah. Konečně můžeme racionalizovat starodávná zjištění výživy s vysokým obsahem bílkovin pomocí moderní molekulární buněčné biologie; přesto jsou oba procesy zprostředkovány mTORC1.
