One of the more important findings of the paper by Chen et al. (4) on niiden osoittama, että mekanismi, jolla aminohapot stimuloivat mTORC1: tä, vaatii VPS34: ää (luokka III PI3K), entsyymiä, joka osallistuu endosytoosiin ja vesikkelin kierrätykseen Golgilta pinnalle (10). Miten vesikkelin kierrätys ja Golgi liittyvät mTORC1: n aktivointiin lysosomin pinnalla? Useat viimeaikaiset tutkimukset (11, 12) ovat liittäneet solunsisäisen solukalvon kaupan prosessiin, jossa eräät aminohapot aktivoivat mTORC1-reitin (Kuva 1). Esimerkiksi mTORC1: n glutamiiniaktivaatio ei vaadi Rag Gtpaaseja, kun taas leusiini Ei (11). Toiset havaitsivat, että RAG-puutteellisissa soluissa mTORC1 on lokalisoitu Golgiin, ja tämä lokalisointi on riippuvainen ARF: stä, vesikkelikaupan kannalta kriittisestä ADP-ribosyloivasta tekijästä (11). Lisäksi, vaikka glutamiinin lisääminen RAG-puutoksiin aiheutti mTORC1: n translokaation lysosomeihin, kesti paljon kauemmin paikallistaa se siellä (11). Aiemmat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että mTORC1: tä esiintyy sekä ER: ssä että trans-Golgi-verkossa (TGN) (13).
miten proteiinit päätyvät lysosomeihin? Lysosomaaliset hydrolaasit syntetisoidaan ER: ssä ja glykosyloidaan Golgissa, jossa ne saavat mannoosi-6-fosfaattiligandin (14). Kun lysosomaaliset hydrolaasit saavuttavat TGN: n, ne sitoutuvat mannoosi-6-fosfaattireseptoreihin (M6PRs) ja nupoutuvat klatriinipäällysteisiksi vesikkeleiksi, jotka välittyvät useiden adapteriproteiinien välityksellä ja joita arf1 helpottaa. Vesikkelit sitten sulautuvat varhaisiin endosomaalisiin vesikkeleihin (EEVs) ja lopulta liikenne ja sulautuvat lysosomeihin toimittaen lysosomaaliset hydrolaasit lopulliseen määränpäähänsä. Kun soluja, joista puuttui RAG GTPase, hoidettiin brefeldinillä, aminohappojen aiheuttama mTORC1: n aktivaatio poistettiin, mutta brefeldin ei estänyt mTORC1: n aktivoitumista RAG GTPase–riittävissä soluissa (11). Brefeldin estää ARF1: n aktivoitumisen, mikä estää anterogradikuljetukset ENSIAPUASEMALTA Golgille. Näin ollen mTORC1: n aktivointi edellyttää normaalia ER-to-Golgi-kuljetusta. Lisäksi havaittiin, että Rab1a: n, pienen Endosytoosiin osallistuvan Gtpaasin, tyrmäys saa aikaan myös aminohappojen (12) aiheuttaman mTORC1-aktivaation salpautumisen. Vaikka RAB1A tunnettiin aiemmin vain ER-to-Golgi-liikenteen hallinnasta, sen havaittiin aiheuttavan mtorc1: n yhdistymisen RHEB: n ja Raptorin kanssa riippumatta RAG Gtpaseista. Lisäksi rab1a: n knockdown häiritsi mTORC1: n paikallistamista Golgiin, mutta ei lysosomeihin. RAB1A: n häviäminen ei myöskään vaikuttanut mTORC1-interaktioon Rag Gtpaasien kanssa lysosomissa (13).
näistä uusista tutkimuksista ilmenee kaksi mahdollisuutta. Yksi mahdollisuus on, että mTORC1 voi olla aktiivinen vain, kun se sijaitsee lysosomikalvoilla, mutta se voi kulkeutua lysosomiin muista solunsisäisistä kalvoista, kuten TGN: stä inaktiivisessa muodossa. Toinen mahdollisuus on, että mTORC1 voi aktivoitua esimerkiksi aminohappojen vaikutuksesta, kun se on Golgin tai muiden kalvolokeroiden päällä. Tällä hetkellä saatavilla olevan tiedon perusteella on vaikea päätellä tavalla tai toisella, koska mTORC1 esiintyy eritysreitissä yhdessä monien sen sitoutuvien/aktivoivien proteiinien kanssa (13). Jotta nämä mahdollisuudet voidaan erottaa toisistaan, on tarpeen saada huolellinen kineettinen analyysi mTORC1-aktivaatioprosessista. Tietääkseni vain Jewell et al. (11) ovat tutkineet mTORC1-aktivaation kinetiikkaa. Tämä ryhmä on osoittanut, että rig-soluissa glutamiini saa mTORC1: n lokalisoitumaan lysosomeiksi 50 minuutin kuluessa lisäämisestä, kun taas RAG-puutteellisissa soluissa mTORC1 ei ole lysosomissa 50 minuutin kuluttua, vaan 150 minuutin kuluttua glutamiinin lisäämisestä. Kuitenkin Jewell et al. he eivät tunnistaneet osastoa, jossa mTORC1 paikallistettiin ennen sen saapumista lysosomiin, eivätkä myöskään sitä, oliko mTORC1 aktiivinen kyseisessä paikassa. On tärkeää osoittaa, että glutamiini aiheuttaa kompleksin lokalisoinnin Golgille ja selvittää, onko se aktiivinen kyseisessä lokaalissa. On kiinnostavaa, että mTORC1: n havaittiin eräässä tutkimuksessa kolokalisoituvan golgin 97: n (13) kanssa, joka on proteiini, jonka tiedetään liittyvän M6PR: ään (15).
näyttää siis siltä, että mTORC1-aktivaatiokompleksi kuormittuu TGN: ään, kun siihen on lisätty glutamiinia, ehkä yhdessä slc38a9: n kanssa, joka kuljettaa glutamiinia (mutta ei leusiinia) (Kuva 1). Lisäksi tämä Golgin alue happamoituu V-ATPaasin vaikutuksesta, joten se todennäköisesti sitoutuu mTORC1-kompleksiin sekä Raptoriin ja RHEBIIN, joista jälkimmäisen tiedetään jo olevan Golgilla (16). Tämä kompleksi voidaan sitten kuljettaa vesikkeleillä lysosomeille hyvin kuvattua yhteistä valtatietä pitkin, jonka m6pr vie lysosomeille. Suuri kysymys on, onko mTORC1 aktiivinen asuessaan Golgin kalvoilla vai tarvitseeko lysosomiin liikennettä aktivoituakseen. Tässä, Chen ym., kriittisessä tutkimuksessa havaittiin, että vps34: n poisto esti aminohappovälitteisen mTORC1: n aktivoitumisen. Mikä voisi olla tämän luokan III PI3K erityinen tehtävä mTORC1-kaupassa? Äskettäin havaittiin vps34: n erittäin spesifisen inhibiittorin estävän vesikkelien kaupan TGN: stä lysosomiin (17). Täten voidaan spekuloida, että mTORC1 ei ole aktiivinen ollessaan Golgissa, vaan se voi aktivoitua vasta kun se saavuttaa lysosomin. Jos näin on, on tärkeää määrittää, mikä osa kompleksista on lysosomien toimittama ja on siten välttämätön aktivaatiolle.
munuainen on antanut mukavan in vivo-mallin RTK: n erottamiseksi aminohapporadoista. Voimme vihdoin järkeistää antiikin havainnot runsasproteiinisesta ravinnosta nykyaikaisella molekyylisolubiologialla; kuitenkin molemmat prosessit välittyvät mTORC1: n avulla.
