四川大學CellRes發表mTOR新研究

　　哺乳動物類雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是控制不同細胞過程的mTORC1和mTORC2復合物的一個核心組件。mTORC1和mTORC2調控著I型胰島素樣生長因子受體（IGF-IR）和胰島素受體（InsR）下游的幾個元件。然而，mTOR是否以及如何調控IGF-IR和InsR，還是未知的。延伸閱讀：南方醫白曉春連發mTOR研究成果。

　　十一月二十日，來自四川大學、濱州醫學院、成都中醫藥大學、中科院微生物研究所的研究人員，在Nature子刊《Cell Research》發表題為“mTORC2 promotes type I insulin-like growth factor receptor and insulin receptor activation through the tyrosine kinase activity of mTOR”的研究成果。在這項研究中，研究人員將mTOR確定為一個雙重特異性激酶，磷酸化并激活IGF-IR/InsR。

　　本文通訊作者是四川大學華西醫學院腫瘤學教授蔣揚富，其早年畢業于華西醫科大學，在中國協和醫科大學分別獲得了碩士、博士學位。曾在美國紐約 Long Island Jewish Medical Center 做博士后研究及任Research Scientist。2005年至今任四川大學華西臨床醫學院腫瘤學教授，四川大學華西醫院外科腫瘤分子生物學研究室主任。主要研究方向為生長因子和激素 受體信號傳導；乳腺發育與癌變；腫瘤復發與轉移機制，研究成果多次發表在Cancer Research、Oncogene等學術期刊。

　　mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，集成來自養分、應力和生長因子的信號，從而調節細胞的代謝、增殖、細胞自噬和遷移。mTOR與多種蛋白相互作用，形成兩個復合物稱為mTOR復合物1（mTORC1） 和mTOR復合物2（mTORC2）。Raptor和PRAS40對mTORC1具有特異性，而rictor、mSIN1和protor1/2是 mTORC2中的特定組件。mTORC1主要作為能量和氧化還原傳感器，通過兩個具有特色的靶標——p70-s6激酶1（S6K1）和真核起始因子4E結 合蛋白1，控制蛋白質的合成。

　　此外，mTORC1通過S6K1間接磷酸化氨甲酰磷酸合成酶2，從而刺激核苷酸的合成。另一方面，mTORC2通過刺激F肌動蛋白應力纖維和 RhoGTP酶，調節細胞骨架。mTORC2也磷酸化絲氨酸殘基S4736上的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶Akt/PKB。雖然雷帕霉素可以通過去抑制 mTORC2，誘導Akt激活，但是延長雷帕霉素治療，可能會抑制mTORC2裝配和某些細胞類型的Akt活化。此外，mTORC2被證明調節蛋白激酶 Cα和血清/糖皮質激素誘導的蛋白激酶18。

　　最近，有研究發現，mTORC1及其下游效應物S6K1可通過rictor和sin1磷酸化，負向調節mTORC2，從而表明這兩種復合物之間存在 一個調控環節。此外，延長雷帕霉素（主要抑制mTORC1的一種抗生素產品）治療，可導致ERK1/2的磷酸化。雷帕霉素誘導Akt和ERK1/2磷酸化 的機制，可能與胰島素受體底物1（IRS1）的穩定性有關。

　　眾所周知，mTORC1可感知來自生長因子的信號，如胰島素和胰島素樣生長因子（IGF-I和IGF-II）。IGF-IR是一種跨膜酪氨酸激酶， 一旦與IGF結合后就被磷酸化和激活，從而作為一個生長促進因子。然而，II型胰島素樣生長因子受體（受體），缺乏內在的激酶活性，并負向調節循環的和局 部的IGF-II水平，從而作為一種生長抑制因子。InsR或IGF-IR存在于二聚體。此外，一半的InsR和一半的IGF-IR可以形成異源二聚體受 體，與IGF-I結合，但不與胰島素結合。通過IGF-IR / InsR的信號主要是由接頭分子介導的，包括IRS1、IRS2、Shc和Grb。IRS1和IRS2包含多個酪氨酸磷酸化的基序，作為含有SH2結構域 的蛋白的停靠位點，這反過來又激活信號轉導通路，如PI3K和MAPK / ERK通路。

　　雖然mTORC1作為IGF/胰島素信號通路下游的效應物，并引出IRS1的反饋抑制和Grb10的穩定性，但mTORC2可能通過磷酸化IGF -II mRNA結合蛋白以促進IGFⅡ翻譯，而正向調節IGF信號。此外，在小鼠中破壞mTORC2可導致胰島素抵抗。mTORC2也通過Fbw8介導的降解， 負反饋到IRS1。盡管有少數研究提供證據支持，mTOR參與IGF/insulin信號，但是，IGF-IR和InsR一直未被看作是mTOR直接調控 的膜受體。

　　在這項研究中，研究人員表明，mTOR具有意想不到的酪氨酸激酶活性，并激活胰島素受體IGF-IR/ InsR。雷帕霉素可誘導酪氨酸磷酸化和IGF-IR/InsR的活化，這在很大程度上依賴于rictor和mTOR。此外，mTORC2可促進IGF -IR/InsR的配體誘導活化。在rictor無效的細胞中，IGF-和胰島素誘導的IGF-IR/InsR磷酸化是顯著受抑制的。胰島素受體底物 （IRS）與SIN1直接相互作用，從而將mTORC2招募到IGF-IR/ InsR，并促進雷帕霉素或配體誘導的IGF-IR/InsR磷酸化。mTOR對一般的酪氨酸激酶底物聚（Glu-Tyr）和IGF-IR/InsR表現 出酪氨酸激酶活性。重組mTOR和免疫沉淀的mTOR2可分別磷酸化Tyr1131 / 1136和tyr1146/ 1151 上的IGF-IR和InsR。

　　通過對激酶死亡的IGF-IR / INSR突變體進行分析，研究人員確定，這些影響是獨立于IGF-IR / INSR固有的激酶活性。而來自rictor+/+ MCF-10A細胞的rictor和mTOR免疫沉淀，對IGF-IR和InsR表現出酪氨酸激酶活性，來自Rictor?/?MCF-10A細胞的 mTOR免疫沉淀則不能誘導IGF-IR和InsR磷酸化。

　　InsR中IGF-IR或Tyr1146的Tyr1131殘基的磷酸化缺陷突變，可抑制mTOR對IGF-IR / INSR的激活。最后，rictor的過表達可促進IGF誘導的細胞增殖。這項研究將mTOR確定為雙特異性的激酶，并闡明了mTORC2如何促進 IGF-IR /InsR的活化。