細(xì)胞如何感知胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是氨基酸的變化?近日，沈少明、陳國(guó)強(qiáng)、蘇冰課題組合作，在最新一期國(guó)際期刊《細(xì)胞代謝》上在線發(fā)表論文，首次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)各種氨基酸濃度的改變，可以統(tǒng)一地通過(guò)mTOR泛素化來(lái)被細(xì)胞感知，進(jìn)一步解釋了mTORC1廣泛感知所有氨基酸濃度波動(dòng)的原理。

過(guò)去30多年的研究，已經(jīng)確立哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)作為最關(guān)鍵的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)感受器，在細(xì)胞生命活動(dòng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，且其信號(hào)異常與癌癥、肥胖、糖尿病和神經(jīng)退行性疾病以及衰老過(guò)程密切相關(guān)，但對(duì)細(xì)胞是否存在普遍感應(yīng)氨基酸的分子機(jī)制仍然不清楚。

課題組研究發(fā)現(xiàn)，mTOR泛素化發(fā)揮了類似于mTORC1經(jīng)典抑制劑雷帕霉素的作用，阻礙了mTORC1對(duì)底物的識(shí)別，從而發(fā)生活性抑制。他們將細(xì)胞培養(yǎng)液中的氨基酸逐一剔除，發(fā)現(xiàn)任一類型氨基酸的缺失均可引起mTOR發(fā)生泛素化，后者介導(dǎo)了多種類型氨基酸缺失情況下mTORC1的活性抑制。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氨基酸饑餓引起mTOR泛素化這一現(xiàn)象在小鼠體內(nèi)同樣存在，通過(guò)構(gòu)建相關(guān)基因突變小鼠，證明該通路在感應(yīng)膳食中氨基酸不足的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

“這項(xiàng)工作首次揭示了mTORC1可以普遍感應(yīng)氨基酸變化的新通路和機(jī)制。”研究人員表示，區(qū)別于已知的亮氨酸、精氨酸等少數(shù)氨基酸依賴于特定感應(yīng)器被感應(yīng)的模型，這一普適性氨基酸感應(yīng)通路的發(fā)現(xiàn)，為mTORC1感應(yīng)細(xì)胞內(nèi)氨基酸水平以精細(xì)調(diào)控生命活動(dòng)提供了新的視角，為藥物和食物療法治療相關(guān)疾病提供了新的可能。