GATOR1複合体によるRheb GTPaseの制御

科学分野:

• 細胞生物学
• 分子シグナル伝達
• 代謝調節

背景:

• mTORC1経路は、細胞増殖と代謝を制御するためにアミノ酸と成長因子シグナルを統合する。
• 2つの主要な上流制御因子は、それぞれGATOR1複合体およびTSC複合体によって阻害されるRag GTPase（アミノ酸感知）およびRheb GTPase（成長因子感知）である。
• これらの分岐間の正確な上流クロストークと協調、特にTSC複合体を欠く生物では、依然として十分に理解されていない。

研究 の 目的:

• mTORC1シグナル伝達のRagおよびRheb GTPase分岐間の潜在的な上流クロストークを調査する。
• 線虫のようなTSC複合体を欠く生物におけるmTORC1制御の分子メカニズムを特定する。
• mTORC1シグナル伝達への栄養および成長因子入力の統合を司る直接的な物理的相互作用を解明する。

主な方法:

• RhebホモログであるRHEB-1の新規相互作用因子を同定するための線虫における無偏量定量的プロテオミクス。
• プルダウンアッセイおよびヌクレオチド結合状態が変化したRheb変異体の分析を含む、ヒト細胞における生化学的検証。
• RhebとGATOR1サブユニット間の結合界面および相互作用様式を予測するためのAlphaFold3を用いた構造モデリング。

主要な成果:

• GATOR1複合体は、線虫におけるRHEB-1の新規相互作用因子として同定された。
• ヌクレオチドを含まないRhebは、栄養ストレスによって誘発される相互作用である、ヒト細胞におけるGATOR1複合体のNprl2-Nprl3サブユニットに直接結合する。
• 構造モデリングは、RhebがRag GTPase GAP活性とは異なる部位で、非触媒機構を介してGATOR1に結合することを示唆している。

結論:

• RhebとGATOR1複合体（Nprl2/3サブユニット）の間に、保存された栄養依存性の物理的相互作用が存在する。
• この相互作用は、mTORC1シグナル伝達の成長因子およびアミノ酸感知分岐間の、これまで認識されていなかった収束点となる。
• この発見は、RagおよびRheb経路間の直接的な分子リンクを提供し、栄養ストレスがmTORC1活性をどのように微調整するかを説明する。