Комплекс Ragulator-Rag является регулятором лизосомальной передачи сигналов и транспорта в эукариотических клетках, который играет важную роль в регуляции клеточного метаболизма и роста в ответ на доступность питательных веществ в клетке. [1] Комплекс Ragulator-Rag состоит из пяти субъединиц LAMTOR, которые регулируют комплекс MAPK и mTOR 1 . [2] Субъединицы LAMTOR образуют комплекс с Rag GTPase и v-ATPase, который находится на лизосомах клетки и определяет наличие аминокислот. [1] Если комплекс Рагулятор получает сигналы о низком количестве аминокислот, он запускает процесс катаболизма клетки. Если клетке доступно большое количество аминокислот, комплекс Рагулятор будет сигнализировать о том, что клетка может продолжать расти. [1] Белки-регуляторы бывают двух разных форм: Rag A/Rag B и Rag C/Rag D. Они взаимодействуют с образованием гетеродимеров друг с другом.
mTORC1 представляет собой комплекс внутри лизосомальной мембраны, который инициирует рост при стимулировании, например, факторах роста. ГТФаза является ключевым компонентом клеточной передачи сигналов, и в 2010 году в лизосомах клеток было обнаружено четыре комплекса RAG. В 2008 году считалось, что эти комплексы RAG будут замедлять аутофагию и активировать рост клеток путем взаимодействия с mTORC1. [3] Однако в 2010 году Рагулятор был обнаружен. Исследователи определили, что функция этого рагулятора заключалась во взаимодействии с комплексами RAG A, B, C и D для стимулирования роста клеток. Это открытие также привело к первому использованию термина «комплекс «Рэг-Рагулятор»» из-за взаимодействия между ними. [4]
На уровень аминокислот, рост клеток и другие важные факторы влияет путь mTOR Complex 1. На поверхности лизосом аминокислоты сигнализируют об активации четырех белков Rag (RagA, RagB, RagC и RagD) для перемещения mTORC1 в место активации. [5]
Исследование 2014 года показало, что AMPK (AMP-активируемая протеинкиназа) и mTOR играют важную роль в управлении различными метаболическими программами. Также было обнаружено, что белковый комплекс v-АТФаза-Рагулятор необходим для активации mTOR и AMPK. Комплекс v-АТФаза-Рагулятор также используется в качестве инициирующего сенсора энергетического стресса и служит местом стыковки эндосом для LKB1-опосредованной активации AMPK путем образования комплекса v-АТФаза-Рагулятор-AXIN/LKB1-AMPK. Это позволяет переключаться между катаболизмом и анаболизмом . [6]
В 2016 году было установлено, что RagA и Lamtor4 играют ключевую роль в функционировании микроглии и регуляции биогенеза внутри лизосомы. Дальнейшие исследования также показывают, что комплекс Ragulator-Rag взаимодействует с белками, отличными от mTORC1, включая взаимодействие с v-АТФазой, которая облегчает функции микроглии лизосомы. [7]
В 2017 году считалось, что Рагулятор регулирует положение лизосомы и взаимодействует с BORC, многосубъединичным комплексом, расположенным на поверхности лизосомальной мембраны. [8] И BORC, и mTORC1 работают вместе, активируя GTPases и изменяя положение лизосомы. Был сделан вывод, что BORC и GTPases конкурируют за сайт связывания в белке LAMTOR 2, чтобы изменить положение лизосомы. [9]
Хотя сложные функции комплекса Ragulator-Rag до конца не изучены, известно, что комплекс Ragulator-Rag связывается с лизосомой и играет ключевую роль в регуляции передачи сигналов mTOR (мишень рапамицина у млекопитающих). [10] Передача сигналов mTOR чувствительна к концентрации аминокислот в цитоплазме клетки, а комплекс Ragulator работает для определения концентрации аминокислот и передачи сигналов, которые активируют или ингибируют mTORC1 . [11]
Ragulator, наряду с Rag GTPases и v-ATPases , являются частью пути идентификации аминокислот и необходимы для локализации mTORC1 на поверхности лизосом. Рагулятор и v-АТФазы расположены на поверхности лизосом. Rag GTPases не могут быть напрямую связаны с лизосомой, поскольку им не хватает белков, необходимых для связывания с ее липидным бислоем, поэтому Rag GTPases вместо этого должны быть прикреплены к Ragulator. [12] Рагулятор связывается с поверхностью посредством V-АТФазы. [13] Рагулятор представляет собой кристаллическую структуру, состоящую из пяти различных субъединиц; ЛАМТОР 1, ЛАМТОР 2, ЛАМТОР 3, ЛАМТОР 4, ЛАМТОР 5. В комплексе есть два набора облигатных гетеродимеров, ЛАМТОР 2/3, который расположен прямо над ЛАМТОР 4/5. [12] Димер LAMTOR 1 не имеет такой же структуры, как другие субъединицы. LAMTOR 1 окружает большую часть двух гетеродимеров , обеспечивая структурную поддержку и удерживая гетеродимеры на месте. Когда присутствуют аминокислоты, субъединицы сворачиваются и располагаются таким образом, что позволяет Rag-GTPases закрепиться на своем первичном сайте стыковки LAMTOR 2/3 на Ragulator. [12] Rag-GTPases состоят из двух наборов гетеродимеров; RAG A/B и RAG C/D. Прежде чем Rag-GTPases смогут связаться с Ragulator, Rag A/B должен быть загружен GTP через факторы обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), а RAG C/D должен быть загружен GDP. [14] Как только Rag-GTPases связываются с регуляторным комплексом, mTORC1 может быть транслоцирован на поверхность лизосомы. На лизосомальной поверхности mTORC1 затем связывается с Rheb , но только в том случае, если Rheb сначала был загружен в GTP через GEF. [13] Если количество питательных веществ и концентрация аминокислот достаточны, mTORC1 будет активирован.
Лизосомальная мембрана является основной областью активации mTORC1. Однако некоторая активация может происходить в аппарате Гольджи и пероксисоме. [15] В клетках млекопитающих ГТФаза RagA и RagB представляют собой гетеродимеры с RagC и RagD соответственно. Когда присутствует достаточное количество аминокислот, активируется ГТФаза RagA/B, что приводит к транслокации mTORC1 из цитоплазмы на поверхность лизосомы через Raptor. Этот процесс приводит mTORC1 в достаточно близкую близость к Rheb, чтобы Rheb либо (1) вызывал конформационные изменения mTORC1, что приводило к увеличению оборота субстрата, либо (2) индуцировал киназную активность mTORC1. Тряпки не содержат последовательностей, нацеленных на мембрану, и в результате их способность связываться с лизосомой зависит от всего комплекса Ragulator-Rag, активируя mTORC1. [16]
В то время как большинство аминокислот косвенно активируют mTORC1 у млекопитающих, лейцин обладает способностью напрямую активировать mTORC1 в клетках, которые истощены аминокислотами. Дрожжи содержат LRS (лейцилтРНК-синтетазу), которая представляет собой молекулу, которая может взаимодействовать с Rags, непосредственно активируя молекулу. [16]
Комплекс состоит из пяти субъединиц, [2] названных LAMTOR 1-5 ( поздний эндосомальный/лизосомальный адаптер, mapk и mtor activator 1 ), однако некоторые из них имеют альтернативные названия.