EGOC复合物调控TORC1信号通路的分子机制
批准号:
32070766
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张天龙
依托单位:
学科分类:
细胞信号转导
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张天龙
中文摘要
真核生物TORC1通过响应环境中营养和能量水平,调节细胞合成代谢和分解代谢的动态平衡,对生长和增殖相关生命活动进行调控。在哺乳动物中氨基酸通过感应蛋白激活小G蛋白Rag,并与Ragulator复合物协同介导mTORC1在溶酶体上的定位和激活。但是氨基酸是如何调控Rag-Ragulator复合物的分子机制还不清晰。前期我们发现酵母中TORC1信号通路的调控机制与哺乳动物有相似性但又有差异:由Ego1、Ego2和Ego3组成的复合物与Rag同源蛋白Gtr1和Gtr2组装成EGOC复合物,通过在内吞体和囊泡膜上的不同定位,调控TORC1信号通路的功能。本项目拟以酵母TORC1信号通路为研究对象,运用生物化学和结构生物学等方法,寻找和鉴定EGOC的相互作用蛋白,研究这些蛋白复合物的结构与功能,揭示酵母中氨基酸对TORC1信号通路的调控机制,为哺乳动物中mTORC1信号通路的调控机制研究提供启示。
英文摘要
In response to environmental inputs, including nutrients and growth factors, the eukaryotic mammalian/mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) balances the anabolic processes and the catabolic degradation pathways in cell, and regulates biosynthesis of proteins, lipids, and nucleotides. Amino acids are particularly potent signaling molecules for activating mTORC1 signaling. In higher eukaryote, amino acid sensing proteins mediate the activation of Rag GTPases, which further recruit mTORC1 to the lysosomal membrane with the scaffold complex of Ragulator. After that, the kinase activity of mTORC1 is stimulated by small GTPase Rheb. However, the mechanisms for the activation of the Rag-Ragulator complex and rendering the signals to downstream mTORC1 remain unclear. Previously, we and other groups found that most of the mTORC1/TORC1 pathway components are well conserved in mammalian and yeast. The yeast EGO-TC, consisting of Ego1, Ego2 and Ego3, interacts with Gtr1-Gtr2 to form a pentameric EGO complex (EGOC). The EGOC assembles at the surfaces of vacuoles and perivacuolar endosomes and regulates spatially distinct pools of TORC1 which phosphorylate functionally divergent effectors. The structural and functional data combined demonstrate that the EGOC and the Ragulator-Rag complex are structurally conserved, and that the EGO-TC is essential and sufficient to recruit Gtr1-Gtr2 to vacuolar and endosomal membranes to ensure appropriate mTORC1 signaling. In this project, we will use a combination of biochemistry, molecular biology, and cell biology to identify potent effector(s) and activator(s) of EGOC. The succedent structural and functional studies might elucidate the regulatory mechanism of how TORC1 responds to environmental amino acid level in yeast, and provide biological implications for the mechanism of mTORC1 regulation in mammalian.
真核生物mTORC1能够响应环境中的营养和能量水平,调节代谢动态平衡,从而对生长和增殖等生命活动进行调控。其功能失调与肿瘤等多种疾病密切相关。氨基酸等营养物质是mTORC1信号通路的重要激活因子。近年来,氨基酸对mTORC1信号通路的调控机制一直是国际生命科学研究的热点和前沿,但该信号通路的调控机制仍有许多未解之谜。本项目聚焦于mTORC1信号通路调控这一国际前沿研究领域,以酵母等低等真核生物的TORC1信号通路为研究对象,综合运用分子生物学、细胞生物学和结构生物学等方法和技术,从分子和细胞水平阐明EGOC及其相互作用蛋白在TORC1信号通路调控中的功能及其分子机制。通过研究低等生物中氨基酸对TORC1信号通路的调控机制,为哺乳动物中mTORC1信号通路的调控机制研究提供启示。在项目执行过程中,我们运用结构生物学、生物化学、分子生物学和细胞生物学等方法,系统研究了参与酵母TORC1信号通路调控的多种蛋白质或蛋白质复合物。课题总体进展良好,基本完成了课题计划任务书规定的目标。通过与瑞士和中科院等多家实验室合作,我们系统研究了酵母、线虫和果蝇等多种低等真核生物TORC1信号通路中的多种调控因子,包括AAT1、BMT2、caCASTOR、ceSestrein、PIB2和Kog1等蛋白或蛋白复合物,初步揭示了低等真核生物中氨基酸等营养物质对TORC1信号通路的调控机制。这些研究成果为后续研究高等真核生物中mTORC1信号通路的调控机制提供了重要启示,并已发表中科院二区和三区文章各一篇。在此基础上,我们进一步对人mTORC1信号通路展开研究,揭示了mTORC1信号通路在真核生物调控中的保守性。我们发现人源CASTOR家族通过双重感应机制感知精氨酸,从而调控mTORC1信号通路。这些研究结果进一步阐释了真核生物中氨基酸等营养物质对mTORC1信号通路的调控机制和保守性,为后续靶向这些重要蛋白和下游mTORC1信号通路的新药研发奠定了分子基础。整体而言,本课题组按原定计划开展研究工作,已基本完成了预定目标。
CASTOR2感应精氨酸和调控mTORC1信号通路的分子机制研究
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批准号:32271247
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:张天龙
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依托单位:
国内基金
海外基金