Nieprawidłowa aktywacja kompleksu ssaczego celu rapamycyny 1 (mTORC1), spowodowana utratą lub przez utratę lub inaktywację kompleksu białkowego TSC1/TSC2, prowadzi do ujemnego sprzężenia zwrotnego hamowania Akt. Dokładne mechanizmy tego procesu wciąż nie są w pełni poznane. w pełni poznane. Tutaj przedstawiamy dowody na zaangażowanie STAT3, znanego regulatora transkrypcji regulowanego przez mTORC1 czynnika transkrypcyjnego, w tym procesie. Wykazaliśmy, że STAT3 promuje transkrypcję PTEN poprzez bezpośrednie wiązanie się z promotorem PTEN promotora. Podwyższony poziom PTEN hamuje proliferację komórek Tsc1(-/-) lub Tsc2(-/-) poprzez regulację w dół sygnalizacji Akt. Aktywacja PTEN w może zatem służyć jako mechanizm ochronny przed hiperaktywacją mTORC1 i przyczyniać się do łagodnego charakteru nowotworów spowodowanych utratą TSC1 lub TSC2. --- Mechanistyczny (lub ssaczego) cel rapamycyny (mTOR) jest kinazą, która reguluje kluczowe funkcje komórkowe związane z promowaniem wzrostu i metabolizmu komórek. metabolizm. Kinaza ta, która jest częścią dwóch kompleksów białkowych określanych jako kompleks mTOR 1 (mTORC1) i 2 (mTORC2), odgrywa fundamentalną rolę w koordynowaniu procesów anabolicznych i katabolicznych. procesów anabolicznych i katabolicznych w odpowiedzi na czynniki wzrostu i składniki odżywcze. Spośród dwóch kompleksów mTOR, mTORC1 jest zdecydowanie najlepiej scharakteryzowany. Gdy jest aktywny, mTORC1 wyzwala wzrost i proliferację komórek poprzez promowanie syntezy białek, biogenezę lipidów i metabolizm, a także zmniejszając autofagię. Fakt, że deregulacja mTORC1 jest związana z kilkoma chorobami ludzkimi, takimi jak cukrzyca typu 2, rak, otyłość i autofagia. cukrzyca, rak, otyłość i neurodegeneracja, podkreśla jego znaczenie w utrzymaniu homeostazy komórkowej. w utrzymaniu homeostazy komórkowej. W ciągu ostatnich lat kilka grup zaobserwowało, że hamowanie mTORC1, oprócz zmniejszenia syntezy białek, głęboko wpływa na transkrypcję genów. Tutaj dokonujemy przeglądu powiązań między mTORC1 i transkrypcją genów, koncentrując się na jego wpływie na regulację aktywacji określonych czynników transkrypcyjnych, w tym STAT3, SREBP, PPARγ, PPARα, HIF1α, YY1-PGC1α i TFEB. Omawiamy również znaczenie tych czynników transkrypcyjnych w pośredniczeniu w wpływie mTORC1 na różne procesy komórkowe w fizjologicznych i patologicznych procesy komórkowe w kontekście fizjologicznym i patologicznym. --- Szlak sygnałowy mTOR (ang. mammalian target of rapamycin) integruje sygnały środowiskowe sygnały środowiskowe w celu regulacji wzrostu i przeżycia komórek poprzez różne mechanizmów. Jednak sposób, w jaki mTORC1 reaguje na ostre sygnały zapalne w celu regulować regenerację jelit jest nadal niejasne. W tym badaniu zbadaliśmy rolę mTORC1 w ostrych stanach zapalnych jelit. Hamowanie aktywności mTORC1 przez leczenie rapamycyną lub haploinsufficiency Rheb poprzez modyfikację genetyczną u myszy. u myszy upośledzało proliferację komórek jelitowych i indukowało apoptozę, prowadząc do wysokiej śmiertelności w przypadku siarczanu sodowego dekstranu i 2,4,6-trinitrobenzenosulfonowym modelu zapalenia jelita grubego. Poprzez przeszczep szpiku kostnego szpiku kostnego odkryliśmy, że mTORC1 w komórkach niehematopoetycznych odgrywał główną rolę w ochronie rolę w ochronie myszy przed zapaleniem jelita grubego. Reaktywacja aktywności mTORC1 przez aminokwasy miała pozytywny efekt terapeutyczny u myszy Rheb(+/-) z niedoborem mTORC1. Mechanistycznie, mTORC1 pośredniczył w indukowanej przez IL-6 aktywacji Stat3 w komórkach nabłonka jelit. w komórkach nabłonka jelitowego w celu stymulowania ekspresji dalszych celów istotnych dla proliferacji komórek i regeneracji tkanek. proliferacji komórek i regeneracji tkanek. Dlatego też sygnalizacja mTORC1 krytycznie chroni przed chorobami zapalnymi jelit poprzez modulację aktywność Stat3 indukowaną stanem zapalnym. Ponieważ mTORC1 jest ważnym celem terapeutycznym celem dla wielu chorób, nasze odkrycia będą miały ważne implikacje dla kliniczne zastosowanie inhibitorów mTORC1 u pacjentów z ostrym stanem zapalnym jelit. chorobą zapalną jelit. --- Przeładowanie składnikami odżywczymi jest związane z rozwojem otyłości, insulinooporności i cukrzycy typu 2. i cukrzycą typu 2. Jednak mechanizmy leżące u podstaw rozwoju insulinooporności w obecności nadmiaru składników odżywczych są nie do końca poznane. Zbadaliśmy, czy aktywacja aktywowanej przez AMP kinazy białkowej (AMPK) zapobiega insulinooporności wątroby, która jest indukowana przez spożywanie diety wysokobiałkowej (HPD) i obecność nadmiaru aminokwasów kwasów. Ekspozycja komórek HepG2 na nadmiar aminokwasów zmniejszyła fosforylację AMPK fosforylację, zwiększoną ekspresję Notch1 i upośledzoną fosforylację stymulowaną insuliną. stymulowaną insuliną fosforylację Akt Ser(473) i receptora insuliny substratu-1 (IRS-1) Tyr(612). Zahamowanie Notch1 zapobiegło indukowanej aminokwasami insulinooporność, której towarzyszyła zmniejszona ekspresja Rbp-Jk, włochatego i enhancera split-1 oraz forkhead box O1. Mechanistycznie, sygnalizacja mTORC1 została aktywowana przez nadmiar aminokwasów, które następnie pozytywnie regulowały ekspresję Notch1 poprzez aktywację transduktora sygnału i aktywatora transkrypcji 3 (STAT3). transkrypcji 3 (STAT3). Aktywacja AMPK przez metforminę hamowała sygnalizację mTORC1-STAT3 zapobiegając w ten sposób zaburzonej przez nadmiar aminokwasów sygnalizacji insulinowej. Wreszcie, karmienie HPD tłumiło aktywność AMPK, aktywowało sygnalizację mTORC1/STAT3/Notch1 i indukowało insulinooporność. Przewlekłe podawanie metformina lub rapamycyna hamowały aktywowany przez HPD szlak sygnałowy mTORC1/STAT3/Notch1 i zapobiegało insulinooporności wątrobowej. Wnioskujemy, że regulacja ekspresji Notch1 przez nadpobudliwą sygnalizację mTORC1 jest niezbędnym wydarzeniem w rozwoju insulinooporności wątrobowej w obecności nadmiaru aminokwasów. Aktywacja AMPK zapobiega insulinooporności indukowanej aminokwasami insulinooporności poprzez supresję szlaku sygnałowego mTORC1/STAT3/Notch1. --- Ostatnie badania kliniczne z zastosowaniem rapalogów w stwardnieniu guzowatym wykazały regresję objętości typowo unaczynionych guzów, w tym naczyniakomięśniakotłuszczaków i subependymalnych gwiaździaków olbrzymiokomórkowych. Blokując mechanistyczny/mammalny celu sygnalizacji kompleksu rapamycyny 1 (mTORC1), skuteczność rapalogu jest prawdopodobnie może wystąpić częściowo poprzez tłumienie czynników indukowanych niedotlenieniem (HIF) i czynników wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF). Wykazaliśmy, że rapamycyna zmniejsza poziomy białka HIF-1α i w mniejszym stopniu poziomy VEGF-A w komórkach torbielakogruczolaka nerki. cystadenoma w mysim modelu Tsc2+/-. Ustaliliśmy, że mTORC1 napędza mTORC1 napędza akumulację białka HIF-1α poprzez zwiększoną transkrypcję mRNA HIF-1α. proces, który jest blokowany przez hamowanie lub knockdown transduktora sygnału i aktywację transkrypcji 3 (STAT3). Ponadto wykazaliśmy, że STAT3 jest bezpośrednio fosforylowany przez mTORC1 na Ser727 podczas niedotlenienia, promując mTORC1 reguluje również syntezę HIF-1α na poziomie translacyjnym poprzez współdziałającą regulację mRNA HIF-1α. translacji poprzez kooperatywną regulację zarówno czynnika inicjacji 4E wiążącego białko 1 (4E-BP1) i rybosomalnego białka S6 kinazy-1 (S6K1), podczas gdy degradacja HIF-1α pozostaje niezmieniona. Zaproponowaliśmy zatem, że mTORC1 napędza HIF-1α w wielopłaszczyznowy sposób poprzez 4E-BP1/eIF4E, S6K1 i STAT3. Co ciekawe, zaobserwowaliśmy rozdźwięk między poziomem białka HIF-1α a ekspresją VEGF-A ekspresją. Chociaż zarówno S6K1, jak i 4E-BP1 regulują translację HIF-1α, VEGF-A jest głównie pod kontrolą 4E-BP1. głównie pod kontrolą 4E-BP1/eIF4E. Hamowanie S6K1 zmniejsza ekspresję HIF-1α, ale ale nie ekspresję VEGF-A, co sugeruje, że mTORC1 pośredniczy w ekspresji VEGF-A poprzez zarówno mechanizmy zależne, jak i niezależne od HIF-1α. Nasza praca ma ważne implikacje dla leczenia nowotworów unaczynionych, w których mTORC1 działa jako centralny mediator jako centralny mediator STAT3, HIF-1α, VEGF-A i angiogenezy za pośrednictwem wielu mechanizmów sygnalizacyjnych.
Czy czynnik transkrypcyjny STAT3 jest regulowany przez mTORC1?
Stwierdzono, że mTORC1 reguluje aktywność STAT3 na co najmniej trzy sposoby: 1) po indukcji przez IL6, 2) poprzez bezpośrednią fosforylację podczas hipoksji, w celu promowania transkrypcji mRNA HIF-1α, oraz 3) po aktywacji przez nadmiar aminokwasów, które następnie pozytywnie regulują ekspresję Notch1 poprzez aktywację STAT3.