een van de meer opmerkelijke bevindingen van het artikel door Chen et al. (4) is hun bewijs dat het mechanisme waardoor aminozuren mTORC1 stimuleren VPS34 (klasse III PI3K) vereist, een enzym dat betrokken is bij endocytose en blaasjes recycling van de Golgi naar het oppervlak (10). Wat kunnen de recycling van blaasjes en de Golgi te maken hebben met de activering van mTORC1 op het oppervlak van het lysosoom? Een reeks recente studies (11, 12) hebben intracellulaire membraanhandel betrokken bij het proces waarbij sommige aminozuren de mTORC1-route activeren (figuur 1). Bijvoorbeeld, glutamine activering van mTORC1 vereist geen RAG GTPases, terwijl leucine doet (11). Anderen vonden dat in RAG-deficiënte cellen, mTORC1 aan Golgi wordt gelokaliseerd, en deze lokalisatie is afhankelijk van ARF, een ADP-ribosylating factor kritiek voor vesikel handel (11). Verder, terwijl de toevoeging van glutamine aan RAG-deficiënte cellen translocatie van mTORC1 aan de lysosomen veroorzaakte, duurde het veel langer om daar te lokaliseren (11). Uit eerdere studies is ook gebleken dat mTORC1 zowel in de ER als in het trans-Golgi-netwerk (tgn) aanwezig is (13).
Hoe worden eiwitten gericht op lysosomen? Lysosomale hydrolasen worden gesynthetiseerd in ER en geglycosyleerd in Golgi, waar zij een mannose-6-fosfaat ligand (14) verwerven. Wanneer lysosomale hydrolasen de TGN bereiken, binden ze zich aan mannose-6-fosfaatreceptoren (M6PRs) en knappen ze uit tot met clathrin bedekte blaasjes, een proces dat door verscheidene adapterproteã nen wordt gemedieerd en door ARF1 wordt vergemakkelijkt. De blaasjes fuseren dan met vroege endosomale blaasjes (EEV’ s) en uiteindelijk het verkeer en fuseren met de lysosomen, waardoor de lysosomale hydrolasen naar hun eindbestemming worden gebracht. Wanneer cellen zonder RAG GTPase werden behandeld met brefeldine, werd de door aminozuur geïnduceerde activering van mTORC1 afgeschaft, maar brefeldine verhinderde de activering van mTORC1 in Rag GTPase–voldoende cellen niet (11). Brefeldin remt de activering van ARF1, waardoor het anterogradevervoer van de ER naar de Golgi wordt geblokkeerd. De activering van mTORC1 vereist dus een normaal er-naar-Golgi-transport. Verder werd gevonden dat knockout van Rab1a, een kleine GTPase betrokken bij endocytose, ook resulteert in blokkade van mTORC1-activering door aminozuren (12). Terwijl RAB1A voorheen alleen bekend stond om zijn controle over er-naar-Golgi transport, bleek het associatie van mTORC1 met RHEB en RAPTOR te induceren, onafhankelijk van RAG GTPases. Verder, mengde het neerhalen van RAB1A zich met mTORC1-lokalisatie in Golgi maar niet in lysosomes. Bovendien had het verlies van RAB1A geen invloed op de mTORC1-interactie met RAG GTPases in het lysosoom (13).Uit deze nieuwe studies komen twee mogelijkheden naar voren. Een mogelijkheid is dat mTORC1 alleen actief kan zijn wanneer het zich op lysosomale membranen bevindt, maar aan het lysosoom van andere intracellulaire membranen zoals TGN in een inactieve vorm kan worden geleverd. De andere mogelijkheid is dat mTORC1 geactiveerd kan worden, bijvoorbeeld door aminozuren, wanneer het zich op de Golgi of andere membraancompartimenten bevindt. Het is moeilijk om op de een of andere manier op basis van momenteel beschikbare gegevens te concluderen, aangezien mTORC1 in de secretorische weg aanwezig is in samenhang met veel van zijn bindende/activerende proteã nen (13). Om een onderscheid te maken tussen deze mogelijkheden, zal een zorgvuldige kinetische analyse van het proces van mTORC1-activering nodig zijn. Voor zover ik weet, alleen Jewell et al. (11) hebben de kinetiek van mTORC1 activering bestudeerd. Deze groep heeft aangetoond dat in RAG-voldoende cellen, glutamine ervoor zorgt dat mTORC1 om te lokaliseren aan lysosomen binnen 50 minuten na toevoeging, terwijl in RAG-deficiënte cellen, mTORC1 is niet in het lysosoom op 50 minuten, maar aanwezig is op 150 minuten na de toevoeging van glutamine. Echter, Jewell et al. identificeerde niet het compartiment waar mTORC1 werd gelokaliseerd voordat het in het lysosoom aankwam, noch bepaalden zij of mTORC1 actief was in die plaats. Het zal belangrijk zijn om aan te tonen dat glutamine lokalisatie van het complex naar de Golgi veroorzaakt en om te bepalen of het actief is in die locatie. Interessant genoeg bleek mTORC1 in één studie colokaliseren met golgin 97 (13), een eiwit waarvan bekend is dat het geassocieerd is met m6pr (15).
het lijkt er dus op dat het mTORC1-activeringscomplex op de TGN wordt geladen na toevoeging van glutamine, misschien in combinatie met SLC38A9, dat glutamine (maar niet leucine) transporteert (figuur 1). Verder wordt dit gebied van de Golgi aangezuurd door de V-ATPase; daarom zal het zich waarschijnlijk binden aan het mTORC1-complex, evenals aan RAPTOR en RHEB, waarvan al bekend is dat deze in de Golgi voorkomen (16). Dit complex kan dan door blaasjes aan lysosomes door de goed-beschreven gemeenschappelijke weg worden gebracht die door M6PR aan lysosomes wordt genomen. De belangrijkste vraag is of mTORC1 actief is terwijl hij op Golgi-membranen woont of naar het lysosoom moet om actief te worden. Hier, Chen et al., in een kritische studie, vond dat de schrapping van vps34 aminozuur–bemiddelde activering van mTORC1 blokkeerde. Wat zou de specifieke functie van deze klasse III PI3K in mTORC1 mensenhandel? Onlangs, werd een hoogst specifieke inhibitor van VPS34 gevonden om handel van blaasjes van TGN aan lysosome (17) te blokkeren. Aldus, kan men speculeren dat mTORC1 niet actief is wanneer het in Golgi is maar slechts kan worden geactiveerd wanneer het lysosoom bereikt. Als dit het geval is, zal het belangrijk zijn om te bepalen welke component van het complex door de lysosomen wordt geleverd en zo noodzakelijk voor activering is.
de nier heeft een mooi in vivo model geleverd voor de scheiding van RTK van aminozuurroutes. We kunnen eindelijk de oude bevindingen van eiwitrijk dieet voeden met moderne moleculaire celbiologie rationaliseren; toch worden beide processen gemedieerd door mTORC1.
