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未决的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白之谜

来源:生物通
摘要:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在细胞生长、分化、增殖、迁移和存活上扮演重要角色。雷帕霉素常用于组织移植排斥,先前有研究证实TOR是雷帕霉素的靶标,后来又有发现TOR有抗癌效果。2002年在酵母中发现的雷帕霉素不敏感的TOR信号途径(rapamycin-insensitiveTOR......

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        哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian  target  of  rapamycin,mTOR)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在细胞生长、分化、增殖、迁移和存活上扮演重要角色。雷帕霉素常用于组织移植排斥,先前有研究证实TOR是雷帕霉素的靶标,后来又有发现TOR有抗癌效果。2002年在酵母中发现的雷帕霉素不敏感的TOR信号途径(rapamycin-insensitive  TOR  pathway),并没有将此蛋白革名,反而使人们更加确信mTOR存在于两种完全不同的多蛋白复合体——  mTORC1和mTORC2中。

        最近两篇热点封面介绍说两个实验室发现一种哺乳动物mTORC2,即雷帕霉素不敏感复合体。马萨诸塞州理工研究所David  Sabatini实验室发现新的结合蛋白Rictor。在一篇补充文章中,瑞士Basel大学Michael  Hall研究小组发现mTORC2在酵母和人类中是保守的,也包括Rictor。一篇后继文章中,Sabatini实验室发现与mTORC2有关的第二个激酶——PDK2(PDK2引起Akt/PKB第473位丝氨酸磷酸化)丢失。

        Akt/PKB是癌症研究的关键靶标,因此越发将TORC2推向焦点。Sabatini说:“因为Akt是如此一个有名的激酶,在癌症和糖尿病中作用很多,许多人都开始研究(mTORC2)。”这有利于弄清mTORC2的调节机制以及设计特异的抑制剂

        耶鲁大学苏兵说:“TORC1和TORC2复合体是新出现的概念,非常有趣。”mTOR结合蛋白似乎定义了两条不同的途径。

        在发现Rictor以前,已经证实mTOR与蛋白Raptor结合,形成后来被称为mTORC1的复合物,调节细胞生长。Rictor的出现提示了mTOR具有其它功能。“我们先前没有推测过Rictor的作用,”Sabatini说,但是“偶然观察”到RNAi将果蝇中TOR沉默,Rictor可以影响Akt/PKB的磷酸化。

        苏兵说这是一个特大发现,“S473被普遍用作Akt活性的抑制剂,但是长期以来都不清楚引起此位点磷酸化的激酶是哪种。”确实,TOR同一性进入了白热化讨论。

        近期涌现的研究结果支持mTORC2是忽略的激酶。比如,苏兵实验室最近敲除小鼠mTORC2的另一个成分——mSIN1,发现Akt/PKB的S473的磷酸化受到抑制。范德比尔特大学Mark  Magnuson小组最近敲除小鼠的Rictor,得到了相似的结果。

        Magnuson说:“仍有一些大问题,比如mTORC2不同组分的作用是什么?”Hall认为未知因素还包括mTORC2的上下游物质。敲除mTORC2,对于许多已知的Akt/PKB靶标,如GSK3、TSC2和S6K没有作用,只是会影响Forkhead转录因子Foxo1和Foxo3。这些提示mTORC2只是影响Akt/PKB的特定部分,不是全部活性。

        因为mSIN1和Rictor被敲除的小鼠是胚胎致死的,加大了研究的困难程度。Rictor敲除的小鼠胚胎发育开始时正常,在E11.5天死亡,没有任何形态学差异,只有胎盘缺陷和细胞恶化。Magnuson由此产生疑问:“单单的Akt磷酸化能够解释这些表型吗?”

        雷帕霉素何去何从?

        雷帕霉素受到越来越多的重视,被认为是潜在的治疗癌症药物,但是mTORC2的出现提示雷帕霉素似乎只是抑制mTOR的部分功能。寻找mTOR特异抑制剂开始引发新的研究热潮。苏兵说人们已经拭图用各种方法阻断mTOR2途径,但是不能期望通过mTOR1阻断细胞基础的能量代谢功能。

        Sabatini实验室最近在研究使雷帕霉素作用于mTORC2更长久的物质时发现,在几种细胞中雷帕霉素可以降低mTORC2的表达量。“这是矛盾的但也是光明的,”Sabatini说,因为这个现象提示雷帕霉素有望用于一些细胞中阻断Akt。

        从上世纪80年代观察到雷帕霉素的抗肿瘤作用,到现在寻找mTOR的侧面,Hall说,“一种很重要的物质这么久都没有被弄清,是一种很有魅力的挑战。”(生物通记者  小粥)
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