en av de mer anmärkningsvärda resultaten av papperet av Chen et al. (4) är deras demonstration att mekanismen genom vilken aminosyror stimulerar mTORC1 kräver VPS34 (klass III PI3K), ett enzym som är involverat i endocytos och vesikelåtervinning från Golgi till ytan (10). Vad kan vesikelåtervinning och Golgi ha att göra med aktivering av mTORC1 på ytan av lysosomen? En rad nya studier (11, 12) har implicerat intracellulär membranhandel i processen genom vilken vissa aminosyror aktiverar mTORC1-vägen (Figur 1). Till exempel kräver glutaminaktivering av mTORC1 inte RAG Gtpaser, medan leucin gör det (11). Andra fann att i RAG-bristfälliga celler är mTORC1 lokaliserad till Golgi, och denna lokalisering är beroende av ARF, en ADP-ribosylerande faktor som är kritisk för vesikelhandel (11). Vidare, medan tillsats av glutamin till RAG-bristfälliga celler orsakade translokation av mTORC1 till lysosomerna, tog det mycket längre tid att lokalisera där (11). Tidigare studier har också visat att mTORC1 är närvarande i ER såväl som i trans-Golgi-nätverket (TGN) (13).
hur blir proteiner riktade mot lysosomer? Lysosomala hydrolaser syntetiseras i ER och glykosyleras i Golgi, där de förvärvar en mannos-6-fosfatligand (14). När lysosomala hydrolaser når TGN binder de till mannos-6-fosfatreceptorer (M6PRs) och knoppar ut i klatrinbelagda vesiklar, en process medierad av flera adapterproteiner och underlättas av ARF1. Vesiklarna smälter sedan samman med tidiga endosomala vesiklar (EEVs) och så småningom trafik och smälter samman med lysosomerna och levererar lysosomala hydrolaser till deras slutdestination. När celler som saknar RAG Gtpas behandlades med brefeldin, aminosyrainducerad aktivering av mTORC1 avskaffades, men brefeldin hindrade inte mTORC1–aktivering i Rag Gtpas-tillräckliga celler (11). Brefeldin hämmar aktivering av ARF1, vilket orsakar blockad av anterogradtransport från ER till Golgi. Således kräver aktivering av mTORC1 normal er-till-Golgi-transport. Vidare fann man att knockout av Rab1a, ett litet Gtpas involverat i endocytos, också resulterar i blockad av mTORC1-aktivering av aminosyror (12). Medan RAB1A tidigare bara var känt för sin kontroll av er-till-Golgi-transport, befanns det inducera association av mTORC1 med RHEB och RAPTOR, oberoende av RAG Gtpaser. Vidare störde knockdown av RAB1A mTORC1-lokalisering i Golgi men inte i lysosomerna. Dessutom påverkade inte förlust av RAB1A mTORC1-interaktion med RAG-Gtpaser i lysosomen (13).
två möjligheter framgår av dessa nya studier. En möjlighet är att mTORC1 endast kan vara aktiv när den är belägen på lysosomala membran men kan levereras till lysosomen från andra intracellulära membran såsom TGN i en inaktiv form. Den andra möjligheten är att mTORC1 kan aktiveras, till exempel med aminosyror när den är på Golgi eller andra membranfack. Det är svårt att dra slutsatsen på ett eller annat sätt på grundval av för närvarande tillgängliga data, eftersom mTORC1 är närvarande i sekretorisk väg i samband med många av dess bindande/aktiverande proteiner (13). För att skilja mellan dessa möjligheter kommer det att vara nödvändigt att få noggrann kinetisk analys av processen med mTORC1-aktivering. Så vitt jag vet, bara Jewell et al. (11) har studerat kinetiken för mTORC1-aktivering. Denna grupp har visat att i RAG-tillräckliga celler orsakar glutamin att mTORC1 lokaliseras till lysosomer inom 50 minuter efter tillsats, medan i RAG-bristfälliga celler är mTORC1 inte i lysosomen vid 50 minuter, men är närvarande vid 150 minuter efter tillsats av glutamin. I alla fall, Jewell et al. identifierade inte facket där mTORC1 lokaliserades innan det anlände till lysosomen, och de bestämde inte heller om mTORC1 var aktiv i den platsen. Det kommer att vara viktigt att visa att glutamin orsakar lokalisering av komplexet till Golgi och för att avgöra om det är aktivt i den lokalen. Intressant var att mTORC1 i en studie visade sig colocalize med golgin 97 (13), ett protein som är känt att associera med M6PR (15).
således verkar det som om mTORC1-aktiveringskomplexet laddas på TGN efter tillsats av glutamin, kanske i samband med SLC38A9, som transporterar glutamin (men inte leucin) (Figur 1). Vidare surgörs denna region av Golgi av V-ATPas; därför kommer det sannolikt att binda till mTORC1-komplexet såväl som med RAPTOR och RHEB, varav den senare redan är känd för att existera i Golgi (16). Detta komplex kan sedan skyttlas av vesiklar till lysosomerna genom den väl beskrivna gemensamma motorvägen som tas av M6PR till lysosomerna. Den stora frågan är om mTORC1 är aktiv medan bosatt på Golgi membran eller behöver trafik till lysosomen att bli aktiv. Här, Chen et al., i en kritisk studie, fann att radering av Vps34 blockerade aminosyramedierad aktivering av mTORC1. Vad kan vara den specifika funktionen för denna klass III PI3K i mTORC1 trafficking? Nyligen befanns en mycket specifik hämmare av VPS34 blockera handel med vesiklar från TGN till lysosomen (17). Således kan det spekuleras att mTORC1 inte är aktiv när den är i Golgi men kan bara aktiveras när den når lysosomen. Om så är fallet är det viktigt att bestämma vilken komponent i komplexet som levereras av lysosomerna och är så nödvändigt för aktivering.
njuren har gett en fin in vivo-modell för separation av RTK från aminosyravägar. Vi kan äntligen rationalisera de gamla resultaten av högprotein dietmatning med modern molekylär cellbiologi; ändå förmedlas båda processerna av mTORC1.
