Chen et al. (4) annak bizonyítása, hogy a mechanizmus, amellyel az aminosavak stimulálják az mTORC1-et, megköveteli a VPS34-et (III.osztályú PI3K), egy enzimet, amely részt vesz az endocitózisban és a vezikulum újrahasznosításában a Golgi-ból a felszínre (10). Mi köze lehet a vezikulum újrahasznosításának és a Golgi-nak az mTORC1 aktiválásához a lizoszóma felszínén? A legújabb tanulmányok (11, 12) az intracelluláris membránkereskedelmet vonják maguk után abban a folyamatban, amelynek során egyes aminosavak aktiválják az mTORC1 utat (1.ábra). Például az mtorc1 glutamin aktiválása nem igényel RAG Gtpázokat, míg a leucin igen (11). Mások azt találták, hogy a RAG-hiányos sejtekben az mTORC1 a Golgi-ra lokalizálódik, és ez a lokalizáció az ARF-től függ, amely egy ADP-ribosziláló tényező, amely kritikus a vezikulumkereskedelem szempontjából (11). Továbbá, míg a glutamin hozzáadása a RAG-hiányos sejtekhez az mTORC1 transzlokációját okozta a lizoszómákban, sokkal hosszabb ideig tartott a lokalizáció (11). Korábbi tanulmányok azt is kimutatták, hogy az mTORC1 jelen van az ER-ben, valamint a trans-Golgi hálózatban (TGN) (13).
hogyan célozzák meg a fehérjék a lizoszómákat? A lizoszomális hidrolázok az ER-ben szintetizálódnak, a Golgi-ban glikozilálódnak, ahol mannóz-6-foszfát ligandumot kapnak (14). Amikor a lizoszomális hidrolázok elérik a TGN-t, a mannóz-6-foszfát receptorokhoz (M6PRs) kötődnek, és klathrin-bevonatú vezikulákká válnak, ezt a folyamatot több adapterfehérje közvetíti és az ARF1 segíti elő. A vezikulák ezután összeolvadnak a korai endoszomális vezikulákkal (EEV-k), majd végül a lizoszómákkal közlekednek és összeolvadnak, így a lizoszomális hidrolázokat eljuttatják végső rendeltetési helyükre. Amikor a rag GTPase-t nem tartalmazó sejteket brefeldinnel kezelték, az mtorc1 aminosav–indukált aktiválódását megszüntették, de a brefeldin nem akadályozta meg az mTORC1 aktiválódását a RAG Gtpáz–elegendő sejtekben (11). A Brefeldin gátolja az ARF1 aktiválódását, ami az anterográd transzport blokkolását okozza az ER-től a Golgi-ig. Így az mtorc1 aktiválása normál ER – Golgi transzportot igényel. Továbbá azt találtuk, hogy a Rab1a, az endocitózisban részt vevő kis Gtpáz kiütése az mtorc1 aminosavak általi aktiválásának blokkolását is eredményezi (12). Míg a RAB1A korábban csak az ER-Golgi transzport szabályozásáról volt ismert, kiderült, hogy az mTORC1-et a RHEB-vel és a RAPTORRAL társítja, függetlenül a RAG Gtpázoktól. Továbbá a RAB1A leütése megzavarta az mTORC1 lokalizációját a Golgiban, de nem a lizoszómákban. Sőt, a RAB1A elvesztése nem befolyásolta az mTORC1 kölcsönhatását a rag Gtpázokkal a lizoszómában (13).
két lehetőség merül fel ezekből az új tanulmányokból. Az egyik lehetőség az, hogy az mTORC1 csak akkor lehet aktív, ha a lizoszomális membránokon helyezkedik el, de más intracelluláris membránokból, például a TGN-ből inaktív formában juttatható a lizoszómába. A másik lehetőség az, hogy az mTORC1 aktiválható például aminosavakkal, amikor a Golgi-n vagy más membránrekeszeken van. A jelenleg rendelkezésre álló adatok alapján nehéz így vagy úgy következtetni, mivel az mTORC1 jelen van a szekréciós útvonalon számos kötő/aktiváló fehérjével együtt (13). E lehetőségek megkülönböztetése érdekében gondos kinetikai elemzést kell végezni az mTORC1 aktiválásának folyamatáról. Tudomásom szerint, csak Jewell et al. (11) tanulmányozták az mTORC1 aktiváció kinetikáját. Ez a csoport kimutatta, hogy a rag-elegendő sejtekben a glutamin az mtorc1-et lizoszómákká lokalizálja az addíciótól számított 50 percen belül, míg a RAG-hiányos sejtekben az mTORC1 50 percen belül nincs a lizoszómában, de a glutamin hozzáadása után 150 percen belül jelen van. Azonban, Jewell et al. nem azonosította azt a rekeszt, ahol az mTORC1 lokalizálódott, mielőtt megérkezett a lizoszómába, azt sem határozták meg, hogy az mTORC1 aktív-e abban a területi beállításban. Fontos lesz megmutatni, hogy a glutamin okozza a komplex lokalizációját a Golgi-ban, és meghatározni, hogy aktív-e az adott területen. Érdekes módon az egyik vizsgálatban az mTORC1 kolokalizálódott golgin 97 (13), egy fehérje, amelyről ismert, hogy társul az M6PR-hez (15).
így úgy tűnik, hogy az mTORC1 aktivációs komplex glutamin hozzáadása után betöltődik a TGN-be, talán az SLC38A9-vel összefüggésben, amely glutamint (de nem leucint) szállít (1.ábra). Továbbá a Golgi ezen régióját megsavanyítja A V-ATPáz; ezért valószínűleg kötődik az mTORC1 komplexhez, valamint a Raptorhoz és a RHEB-hez, amelyek közül az utóbbi már ismert a Golgi-ban (16). Ezt a komplexet ezután vezikulák szállíthatják a lizoszómákhoz a jól leírt közös autópályán keresztül, amelyet az M6PR a lizoszómákhoz vezet. A fő kérdés az, hogy az mTORC1 aktív-e, miközben a Golgi membránokon tartózkodik, vagy a lizoszómába kell-e közlekednie, hogy aktívvá váljon. Itt, Chen et al., egy kritikus tanulmányban megállapította, hogy a vps34 deléciója blokkolta az mtorc1 aminosav-közvetített aktiválását. Mi lehet ennek a III. PI3K osztálynak a sajátos funkciója az mTORC1 kereskedelemben? Nemrégiben egy nagyon specifikus vps34 inhibitort találtak, amely blokkolja a vezikulák kereskedelmét a TGN-ből a lizoszómába (17). Így feltételezhető, hogy az mTORC1 nem aktív, amikor a Golgiban van, de csak akkor aktiválható, amikor eléri a lizoszómát. Ebben az esetben fontos meghatározni, hogy a komplex melyik komponensét szolgáltatják a lizoszómák, ami annyira szükséges az aktiváláshoz.
a vese szép in vivo modellt nyújtott az RTK elválasztására aminosav utak. Végül racionalizálhatjuk a magas fehérjetartalmú étrend táplálásának ősi eredményeit a modern molekuláris sejtbiológiával; mégis mindkét folyamatot az mTORC1 közvetíti.
