Mecanismos de la activación de mTORC1 por RHEB y la inhibición por PRAS40

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Biología celular

Sus antecedentes:

• El objetivo mecanicista del complejo de rapamicina 1 (mTORC1) es un regulador crucial del crecimiento celular y el metabolismo.
• La actividad de mTORC1 está modulada por los nutrientes, el estado energético y los factores de crecimiento.
• Los componentes clave incluyen la mTOR quinasa, el RAPTOR, el RHEB (activador) y el PRAS40 (inhibidor).

Objetivo del estudio:

• Para aclarar los mecanismos estructurales subyacentes a la activación y regulación de mTORC1.
• Investigar el papel de RHEB en la activación alosterica de la actividad de la mTORC1 quinasa.
• Definir la base estructural para el reconocimiento e inhibición de sustratos por PRAS40.

Principales métodos:

• Microscopía cryoelectrónica (cryo-EM) para determinar la estructura del mTORC1 y el RHEB-mTORC1 activado.
• Cristalografía de rayos X para resolver las estructuras de los complejos de motivos RAPTOR-TOS, los complejos de sustrato FRB mTOR y los complejos mTOR-PRAS40.
• Ensayos bioquímicos para evaluar la actividad de la quinasa y el impacto de las mutaciones.

Principales resultados:

• La estructura cryo-EM de RHEB-mTORC1 revela que la unión de RHEB induce cambios conformacionales globales que activan alostericamente el sitio activo de la cinasa mTOR.
• Las mutaciones asociadas al cáncer se asignaron a las regiones que mantienen el estado inactivo, lo que sugiere que imitan la activación mediada por RHEB.
• Las estructuras cristalinas definieron el reconocimiento de motivos TOS por RAPTOR e identificaron un segundo mecanismo de reclutamiento de sustrato a través del dominio FRB mTOR.
• Se demostró que PRAS40 inhibe ambos sitios de reclutamiento del sustrato.

Conclusiones:

• Los datos estructurales y bioquímicos explican cómo mTORC1 selecciona sustratos y cómo se regula su actividad quinasa.
• Los hallazgos proporcionan información mecánica sobre la activación de mTORC1 por RHEB y las mutaciones asociadas con el cáncer.
• Estos descubrimientos ofrecen una base para comprender la desregulación de mTORC1 en enfermedades como el cáncer.