One of the more remarkable investigations of the paper by Chen et al. (4) jest ich wykazaniem, że mechanizm, za pomocą którego aminokwasy stymulują mTORC1 wymaga VPS34 (klasa III PI3K), enzymu, który bierze udział w endocytozie i recyklingu pęcherzyków z Golgiego na powierzchnię (10). Co może mieć recykling pęcherzyków i Golgi do aktywacji mTORC1 na powierzchni lizosomu? Kilka ostatnich badań (11, 12) wykazało udział wewnątrzkomórkowego handlu błonami komórkowymi w procesie, w którym niektóre aminokwasy aktywują szlak mTORC1 (Fig.1). Na przykład aktywacja glutaminy mTORC1 nie wymaga stosowania GTPAZ RAG, podczas gdy leucyna (11). Inni odkryli, że w komórkach z niedoborem RAG mTORC1 jest zlokalizowany w Golgim, a ta lokalizacja jest zależna od ARF, czynnika rybozylującego ADP, krytycznego dla handlu pęcherzykami (11). Co więcej, podczas gdy dodanie glutaminy do komórek z niedoborem RAG powodowało translokację mTORC1 do lizosomów, lokalizacja tam zajęła znacznie więcej czasu (11). Wcześniejsze badania wykazały również, że mTORC1 jest obecny w ER oraz w sieci trans-Golgi (TGN) (13).
jak białka trafiają do lizosomów? Hydrolazy lizosomalne są syntetyzowane w ER i glikozylowane w Golgim, gdzie otrzymują ligand mannozo-6-fosforanowy (14). Kiedy lizosomalne hydrolazy docierają do TGN, wiążą się z receptorami mannozo-6-fosforanowymi (M6PRs) i tworzą pęcherzyki pokryte klatryną, proces mediowany przez kilka białek adaptacyjnych i ułatwiany przez ARF1. Następnie pęcherzyki łączą się z wczesnymi pęcherzykami endosomalnymi (EEVs) i ostatecznie łączą się z lizosomami, dostarczając lizosomalne hydrolazy do ich ostatecznego miejsca przeznaczenia. Gdy komórki pozbawione GTPAZY RAG leczono brefeldynem, aktywacja mtorc1 indukowana aminokwasami została zniesiona, ale brefeldin nie zapobiegał aktywacji mtorc1 w komórkach wystarczających do aktywacji GTPAZY RAG (11). Brefeldin hamuje aktywację ARF1, powodując blokadę transportu przeszczepu z ER do Golgiego. Tak więc, aktywacja mTORC1 wymaga normalnego transportu ER-Golgi. Ponadto stwierdzono, że nokaut Rab1a, małej Gtpazy biorącej udział w endocytozie, powoduje również blokadę aktywacji mtorc1 przez aminokwasy (12). Podczas gdy RAB1A była wcześniej znana tylko z kontroli transportu ER-do-Golgiego, stwierdzono, że indukuje skojarzenie mTORC1 z RHEB i RAPTOR, niezależnie od RAG GTPases. Ponadto knockdown RAB1A zakłócił lokalizację mTORC1 w Golgim, ale nie w lizosomach. Ponadto utrata RAB1A nie wpływała na interakcję mTORC1 z Gtpazami RAG w lizosomie (13).
z tych nowych badań wynikają dwie możliwości. Jedną z możliwości jest to, że mTORC1 może być aktywny tylko wtedy, gdy znajduje się na błonach lizosomalnych, ale może być dostarczony do lizosomu z innych błon wewnątrzkomórkowych, takich jak TGN, w postaci nieaktywnej. Inną możliwością jest to, że mTORC1 może być aktywowany, na przykład przez aminokwasy, gdy znajduje się na Golgim lub innych przegrodach membranowych. Trudno jest stwierdzić w ten czy inny sposób na podstawie obecnie dostępnych danych, ponieważ mTORC1 jest obecny w szlaku wydzielniczym w połączeniu z wieloma jego białkami wiążącymi/aktywującymi (13). Aby rozróżnić te możliwości, konieczne będzie uzyskanie dokładnej analizy kinetycznej procesu aktywacji mTORC1. Według mojej wiedzy, tylko Jewell et al. (11) zbadali kinetykę aktywacji mTORC1. Grupa ta wykazała, że w komórkach z niedoborem RAG glutamina powoduje, że mTORC1 lokalizuje się w lizosomach w ciągu 50 minut od dodania, podczas gdy w komórkach z niedoborem RAG, mTORC1 nie znajduje się w lizosomie w 50 minutach, ale jest obecny w 150 minutach po dodaniu glutaminy. Jednak Jewell et al. nie zidentyfikowali przedziału, w którym mTORC1 był zlokalizowany przed przybyciem do lizosomu, ani nie określili, czy mTORC1 był aktywny w tym miejscu. Ważne będzie wykazanie, że glutamina powoduje lokalizację kompleksu na Golgi i określenie, czy jest aktywna w tym miejscu. Co ciekawe, w jednym z badań stwierdzono, że mTORC1 kolokalizuje się z golginem 97 (13), białkiem znanym z połączenia z M6PR (15).
tak więc wydaje się, że kompleks aktywacyjny mTORC1 zostaje załadowany do TGN po dodaniu glutaminy, być może w połączeniu z SLC38A9, który transportuje glutaminę (ale nie leucynę) (ryc. 1). Co więcej, ten region Golgiego jest zakwaszany przez V-Atpazę; stąd prawdopodobnie będzie wiązał się z kompleksem MTORC1, jak również z RAPTOREM i RHEB, o których wiadomo już, że istnieją w Golgim (16). Kompleks ten może być następnie przenoszony przez pęcherzyki do lizosomów przez dobrze opisaną wspólną autostradę prowadzoną przez M6PR do lizosomów. Głównym pytaniem jest to, czy mTORC1 jest aktywny podczas pobytu na błonie Golgiego, czy musi być aktywny do lizosomu. Tutaj, Chen et al. w krytycznym badaniu stwierdzono, że delecja Vps34 zablokowała aktywację mtorc1 za pośrednictwem aminokwasów. Jaka może być specyficzna funkcja tej klasy III PI3K w mTORC1? Ostatnio stwierdzono, że wysoce specyficzny inhibitor VPS34 blokuje handel pęcherzykami z TGN do lizosomu (17). Można więc spekulować, że mTORC1 nie jest aktywny, gdy znajduje się w Golgim, ale może być aktywowany tylko wtedy, gdy dotrze do lizosomu. W takim przypadku ważne będzie określenie, który składnik kompleksu jest dostarczany przez lizosomy i jest tak niezbędny do aktywacji.
nerki dostarczyły ładnego modelu in vivo do oddzielenia RTK od szlaków aminokwasowych. Możemy wreszcie zracjonalizować starożytne odkrycia wysokobiałkowej diety żywienia z nowoczesną biologią komórek molekularnych; jednak oba procesy są pośredniczone przez mTORC1.
