Uno de los hallazgos más notables del artículo de Chen et al. (4) es su demostración de que el mecanismo por el cual los aminoácidos estimulan mTORC1 requiere VPS34 (clase III PI3K), una enzima que participa en la endocitosis y el reciclaje de vesículas del Golgi a la superficie (10). ¿Qué podría tener que ver el reciclaje de vesículas y el Golgi con la activación de mTORC1 en la superficie del lisosoma? Una serie de estudios recientes (11, 12) han implicado el tráfico de membrana intracelular en el proceso por el cual algunos aminoácidos activan la vía mTORC1 (Figura 1). Por ejemplo, la activación de glutamina de mTORC1 no requiere GTPasas de TRAPO, mientras que la leucina sí (11). Otros encontraron que en las células con deficiencia de TRAPO, mTORC1 se localiza en el Golgi, y esta localización depende de la IRA, un factor ribosilante de ADP crítico para el tráfico de vesículas (11). Además, si bien la adición de glutamina a las células deficientes en TRAPO causó la translocación de mTORC1 a los lisosomas, tardó mucho más tiempo en localizarse allí (11). Estudios previos también han demostrado que mTORC1 está presente en la sala de emergencias, así como en la red trans-Golgi (TGN) (13).
¿Cómo se dirigen las proteínas a los lisosomas? Las hidrolasas lisosomales se sintetizan en la sala de Emergencias y se glicosilan en el Golgi, donde adquieren un ligando manosa-6-fosfato (14). Cuando las hidrolasas lisosomales alcanzan la GNT, se unen a los receptores de manosa-6-fosfato (M6PRs) y brotan en vesículas recubiertas de clatrina, un proceso mediado por varias proteínas adaptadoras y facilitado por ARF1. Las vesículas luego se fusionan con las vesículas endosómicas tempranas (EEVs) y, finalmente, transitan y se fusionan con los lisosomas, entregando las hidrolasas lisosómicas a su destino final. Cuando las células que carecían de GTPasa de TRAPO fueron tratadas con brefeldina, la activación inducida por aminoácidos de mTORC1 fue abolida, pero brefeldina no impidió la activación de mTORC1 en células suficientes de GTPasa de TRAPO (11). Brefeldina inhibe la activación de ARF1, causando el bloqueo del transporte anterógrado de la sala de Emergencias al Golgi. Por lo tanto, la activación de mTORC1 requiere un transporte normal de ER a Golgi. Además, se encontró que el knockout de Rab1a, una pequeña GTPasa involucrada en la endocitosis, también resulta en el bloqueo de la activación de mTORC1 por aminoácidos (12). Mientras que el RAB1A solo era conocido anteriormente por su control del transporte de ER a Golgi, se encontró que inducía la asociación de mTORC1 con RHEB y RAPTOR, independientemente de las GTPasas de TRAPO. Además, la caída de RAB1A interfirió con la localización de mTORC1 en el Golgi, pero no en los lisosomas. Además, la pérdida de RAB1A no afectó la interacción de mTORC1 con GTPasas de TRAPO en el lisosoma (13).
De estos nuevos estudios surgen dos posibilidades. Una posibilidad es que el mTORC1 solo puede estar activo cuando se encuentra en las membranas lisosomales, pero puede ser entregado al lisosoma desde otras membranas intracelulares como la GNT en una forma inactiva. La otra posibilidad es que el mTORC1 se pueda activar, por ejemplo, mediante aminoácidos, cuando está en el Golgi u otros compartimentos de membrana. Es difícil concluir de una manera u otra sobre la base de los datos disponibles actualmente, ya que mTORC1 está presente en la vía secretora en asociación con muchas de sus proteínas de unión/activación (13). Para distinguir entre estas posibilidades, será necesario obtener un análisis cinético cuidadoso del proceso de activación de mTORC1. Que yo sepa, sólo Jewell et al. (11) han estudiado la cinética de la activación de mTORC1. Este grupo ha demostrado que en las células con suficiente TRAPO, la glutamina hace que mTORC1 se localice a los lisosomas dentro de los 50 minutos de la adición, mientras que en las células con deficiencia de TRAPO, mTORC1 no está en el lisosoma a los 50 minutos, sino que está presente a los 150 minutos después de la adición de glutamina. Sin embargo, Jewell et al. no identificaron el compartimiento donde se localizó mTORC1 antes de que llegara al lisosoma, ni determinaron si mTORC1 estaba activo en ese lugar. Será importante demostrar que la glutamina causa la localización del complejo al Golgi y determinar si está activo en ese lugar. Curiosamente, en un estudio se encontró que mTORC1 se colocalizó con golgin 97 (13), una proteína conocida por asociarse con M6PR (15).
Por lo tanto, parece que el complejo de activación mTORC1 se carga en el TGN después de la adición de glutamina, tal vez en asociación con SLC38A9, que transporta glutamina (pero no leucina) (Figura 1). Además, esta región del Golgi está acidificada por la V-ATPasa; por lo tanto, probablemente se unirá al complejo mTORC1, así como con RAPTOR y RHEB, este último de los cuales ya se sabe que existe en el Golgi (16). Este complejo puede ser transportado por vesículas a los lisosomas a través de la carretera común bien descrita que toma el M6PR hacia los lisosomas. La pregunta principal es si mTORC1 está activo mientras reside en las membranas de Golgi o si necesita transitar hacia el lisosoma para estar activo. Aquí, Chen et al., en un estudio crítico, encontró que la eliminación de Vps34 bloqueó la activación mediada por aminoácidos de mTORC1. ¿Cuál podría ser la función específica de esta clase III PI3K en el tráfico de mTORC1? Recientemente, se encontró que un inhibidor altamente específico de VPS34 bloquea el tráfico de vesículas desde la GNT hasta el lisosoma (17). Por lo tanto, se puede especular que mTORC1 no está activo cuando está en el Golgi, sino que solo puede activarse cuando alcanza el lisosoma. Si este es el caso, será importante determinar qué componente del complejo es suministrado por los lisosomas y es tan necesario para la activación.
El riñón ha proporcionado un buen modelo in vivo para la separación de RTK de las vías de aminoácidos. Finalmente podemos racionalizar los hallazgos antiguos de la alimentación dietética con alto contenido de proteínas con biología celular molecular moderna; sin embargo, ambos procesos están mediados por mTORC1.
