et af de mere bemærkelsesværdige fund i papiret af Chen et al. (4) er deres demonstration af, at den mekanisme, hvormed aminosyrer stimulerer mTORC1, kræver VPS34 (klasse III PI3K), der er involveret i endocytose og vesikelgenvinding fra Golgi til overfladen (10). Hvad kunne vesikelgenbrug og Golgi have at gøre med aktivering af mTORC1 på overfladen af lysosomet? En række nylige undersøgelser (11, 12) har impliceret intracellulær membranhandel i den proces, hvormed nogle aminosyrer aktiverer mtorc1-vejen (Figur 1). For eksempel kræver glutaminaktivering af mTORC1 ikke RAG Gtpaser, mens leucin gør (11). Andre fandt, at i RAG-mangelfulde celler er mtorc1 lokaliseret til Golgi, og denne lokalisering er afhængig af ARF, en ADP-ribosylerende faktor, der er kritisk for handel med vesikler (11). Mens tilsætning af glutamin til RAG-mangelfulde celler forårsagede translokation af mTORC1 til lysosomerne, tog det meget længere tid at lokalisere der (11). Tidligere undersøgelser har også vist, at mTORC1 er til stede i ER såvel som i trans-Golgi-netværket (TGN) (13).
Hvordan bliver proteiner målrettet mod lysosomer? Lysosomale hydrolaser syntetiseres i ER og glycosyleres i Golgi, hvor de erhverver en mannose-6-phosphatligand (14). Når lysosomale hydrolaser når TGN, binder de sig til mannose-6-phosphatreceptorer (M6PRs) og springer ud i clathrin-belagte vesikler, en proces medieret af flere adapterproteiner og lettet af ARF1. Vesiklerne smelter derefter sammen med tidlige endosomale vesikler (EEV ‘ er) og til sidst trafik og smelter sammen med lysosomerne og leverer lysosomale hydrolaser til deres endelige destination. Når celler, der manglede RAG-GTPase, blev behandlet med brefeldin, blev aminosyreinduceret aktivering af mTORC1 afskaffet, men brefeldin forhindrede ikke mtorc1–aktivering i RAG–gtpase-tilstrækkelige celler (11). Brefeldin hæmmer aktivering af ARF1, hvilket forårsager blokade af anterograd transport fra ER til Golgi. Aktivering af mTORC1 kræver således normal er-til-Golgi-transport. Endvidere blev det konstateret, at knockout af Rab1a, en lille GTPase involveret i endocytose, også resulterer i blokade af mtorc1-aktivering af aminosyrer (12). Mens RAB1A tidligere kun var kendt for sin kontrol med ER-til-Golgi-transport, viste det sig at inducere tilknytning af mTORC1 med RHEB og RAPTOR uafhængigt af RAG Gtpaser. Yderligere, nedskydning af RAB1A interfererede med mtorc1 lokalisering i Golgi, men ikke i lysosomerne. Desuden påvirkede tab af RAB1A ikke mtorc1-interaktion med RAG-Gtpaser i lysosomet (13).
to muligheder fremgår af disse nye undersøgelser. En mulighed er, at mTORC1 kun kan være aktiv, når den er placeret på lysosomale membraner, men kan leveres til lysosomet fra andre intracellulære membraner, såsom TGN i en inaktiv form. Den anden mulighed er, at mTORC1 kan aktiveres, for eksempel af aminosyrer, når det er på Golgi eller andre membranrum. Det er vanskeligt at konkludere på en eller anden måde på grundlag af aktuelt tilgængelige data, da mTORC1 er til stede i sekretorisk vej i forbindelse med mange af dets bindende/aktiverende proteiner (13). For at skelne mellem disse muligheder vil det være nødvendigt at opnå en omhyggelig kinetisk analyse af processen med mtorc1-aktivering. Så vidt jeg ved, kun juvel et al. (11) har undersøgt kinetikken ved mtorc1-aktivering. Denne gruppe har vist, at glutamin i RAG-tilstrækkelige celler får mtorc1 til at lokaliseres til lysosomer inden for 50 minutter efter tilsætning, mens mtorc1 i RAG-mangelfulde celler ikke er i lysosomet 50 minutter, men er til stede 150 minutter efter tilsætning af glutamin. Imidlertid, juvel et al. identificerede ikke det rum, hvor mTORC1 var lokaliseret, før det ankom til lysosomet, og de bestemte heller ikke, om mTORC1 var aktiv i dette sted. Det vil være vigtigt at vise, at glutamin forårsager lokalisering af komplekset til Golgi og at afgøre, om det er aktivt i denne lokalitet. Interessant nok blev mTORC1 i en undersøgelse fundet at kolokalisere med golgin 97 (13), et protein kendt for at associere med M6PR (15).
det ser således ud til, at mtorc1-aktiveringskomplekset bliver indlæst på TGN efter tilsætning af glutamin, måske i forbindelse med SLC38A9, som transporterer glutamin (men ikke leucin) (Figur 1). Endvidere forsures denne region af Golgi af V-ATPase; derfor vil det sandsynligvis binde til mtorc1-komplekset såvel som med RAPTOR og RHEB, hvoraf sidstnævnte allerede er kendt for at eksistere i Golgi (16). Dette kompleks kan derefter køres af vesikler til lysosomerne gennem den velbeskrevne fælles motorvej taget af M6PR til lysosomerne. Det store spørgsmål er, om mTORC1 er aktiv, mens den er bosiddende på Golgi-membraner eller har brug for trafik til lysosomet for at blive aktiv. Her, Chen et al., i en kritisk undersøgelse, fandt, at sletning af Vps34 blokerede aminosyre-medieret aktivering af mTORC1. Hvad kan være den specifikke funktion af denne klasse III PI3K i mtorc1 trafficking? For nylig blev en meget specifik hæmmer af VPS34 fundet at blokere handel med vesikler fra TGN til lysosomet (17). Det kan således spekuleres i, at mTORC1 ikke er aktiv, når den er i Golgi, men kun kan aktiveres, når den når lysosomet. Hvis dette er tilfældet, vil det være vigtigt at bestemme, hvilken komponent af komplekset der leveres af lysosomerne og er så nødvendigt for aktivering.
nyren har givet en nice in vivo-model til adskillelse af RTK fra aminosyrebaner. Vi kan endelig rationalisere de gamle fund af diæt med højt proteinindhold med moderne molekylærcellebiologi; alligevel formidles begge processer af mTORC1.
