植物TOR激酶响应上游信号的研究进展

雷帕霉素靶蛋白(TOR)是真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 能整合营养、能量、生长因子及环境信号, 协调细胞增殖、生长和代谢等过程, 是真核生物生长发育的核心调控因子。近年来, 随着相关研究系统的建立, 植物TOR的功能和机制研究取得了众多突破, 发现其进化上保守的生物学功能及植物中特有的信号通路。该文概述了TOR蛋白复合体的构成, 以及植物TOR响应糖、营养元素(氮、磷和硫)、激素及逆境胁迫信号来调控下游基因转录、蛋白翻译、代谢、细胞自噬和胁迫应答等生物学过程的分子机制, 并提出了植物TOR领域一些亟待解决的科学问题, 以期为全面揭示植物TOR的生物学功能提供参考。     

mTOR 信号通路在糖代谢中作用

哺乳类动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)是一种高度保守的丝氨酸-苏氨酸类激酶,通过在体内形成两种不同的复合体对机体生长、代谢产生调控作用。m TOR信号分子可对多种营养信号作出应答而成为细胞内重要的能量感受分子。近年来研究发现能量感受分子m TOR与糖代谢关系密切,可以通过影响胰岛素信号通路、胰岛β细胞发育以及调控ghrelin、nesfatin-1等代谢调节激素的合成分泌等多种途径对糖代谢产生影响。本文就m TOR信号通路及其在糖代谢乃至于糖尿病发生过程中作用作一综述。     

TOR信号转导通路介导的翻译控制

TOR(target of rapamycin)真核生物中高度保守的一种大分子的Ser/Thr激酶,是免疫抑制剂雷帕霉素的在体内的靶物质.TOR能够对营养状况和生长因子等因素的变化做出应答反应,通过介导磷酸化反应调节蛋白激酶4E-BP1,S6K,eEF2和磷酸酶等的活性,控制下游翻译因子的磷酸化水平,调节核糖体发生,蛋白质合成等生理过程,在细胞的生长,增殖的综合调控中起到中枢作用.     

植物蛋白质翻译水平的调控

不同的逆境条件可引起生物机体不同的应答反应,其中PKR(protein kinase double-stranded RNA-dependent)、PERK(PKR-like endoplasmic reticulum kinase)、HRI(heme-regulated inhibitor)和GCN2(general control non-derepressible-2)激活后使真核蛋白翻译起始因子2(e IF2)磷酸化,抑制蛋白质的翻译起始,帮助生物体适应各种逆境条件。雷帕霉素的靶蛋白(TOR)是一个进化上相对保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,参与细胞生长与增殖、新陈代谢以及蛋白质的翻译等进程,对细胞的正常生长发育有重要作用。近几年的研究表明,e IF2和TOR介导的信号途径在植物中是保守的,共同参与了蛋白翻译水平的调控。本文综述了植物中e IF2和TOR介导的信号途径对蛋白翻译过程的调控机制,以及蛋白质翻译在植物响应逆境中的重要作用。     

秀丽线虫胰岛素类生长因子和雷帕霉素受体信号通路对衰老的调节作用

衰老表现为随着时间推移而带来的功能上的衰退和死亡率的上升.利用模式生物,研究人员已经证明,衰老受高度保守的信号通路所调控,而且遗传与环境因素的改变可以显著延长寿命并延缓功能上的衰退.作为一种模式生物,秀丽线虫由于其遗传操作的简单性以及基因组的高度保守性,已被广泛应用于现代生物学研究中.许多关于衰老的分子机理最初是在秀丽线虫中被阐明的.本文总结了秀丽线虫中高度保守的胰岛素类生长因子(IGF-1)和雷帕霉素受体(TOR)这两条信号通路调控衰老的研究进展,并对未来的研究方向展开了评述.     

综述: 秀丽线虫胰岛素类生长因子和雷帕霉素受体信号通路对衰老的调节作用

衰老表现为随着时间推移而带来的功能上的衰退和死亡率的上升.利用模式生物,研究人员已经证明,衰老受高度保守的信号通路所调控,而且遗传与环境因素的改变可以显著延长寿命并延缓功能上的衰退.作为一种模式生物,秀丽线虫由于其遗传操作的简单性以及基因组的高度保守性,已被广泛应用于现代生物学研究中.许多关于衰老的分子机理最初是在秀丽线虫中被阐明的.本文总结了秀丽线虫中高度保守的胰岛素类生长因子(IGF-1)和雷帕霉素受体(TOR)这两条信号通路调控衰老的研究进展,并对未来的研究方向展开了评述.     

酵母TOR信号转导途径

TOR(target of rapamycin)是真核细胞中一种高度保守的与磷脂酰肌醇激酶相关的蛋白激酶(PIKK),它是免疫抑制剂/抗癌药物雷帕霉素(rapamycin)的靶物质。TOR是细胞生长的中枢控制因子,外界营养因素通过TOR的作用控制酵母、果蝇和哺乳动物细胞的生长。TOR根据细胞环境的营养条件做出相应的应答,参与调控蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的活性,从而控制与蛋白质合成和基因转录相关基因的表达。现对酵母细胞中TOR信号转导途径的研究进行简明的阐述。     

雷帕霉素对STZ诱导的HT22细胞损伤的保护作用

该研究探究雷帕霉素对链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)诱导的HT22细胞损伤的神经保护作用。利用STZ诱导HT22细胞建立神经细胞损伤模型,给予HT22细胞不同浓度的雷帕霉素进行预保护,采用MTT法筛选STZ造模浓度和雷帕霉素最佳保护浓度;将HT22细胞分为对照组(con)、模型组(STZ)和雷帕霉素组(Rap), HE染色观察神经细胞形态及突触结构; Hoechst 33342染色观察细胞凋亡情况;相应的商品试剂盒检测各组细胞乳酸脱氢酶(LDH)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量; Western blot法检测细胞p-AMPK/AMPK、p-m TOR/m TOR、NR2B、NR1、PSD 95蛋白表达情况。实验结果显示,与对照组相比, STZ可明显导致HT22细胞损伤, 1.0μmol/L雷帕霉素对STZ诱导的神经损伤具有最佳保护效果;与对照组相比,模型组细胞突触结构损伤严重, STZ诱导HT22细胞凋亡, SOD活性显著下降(P<0.05), LDH活性(P<0.001)、MDA含量显著上升(P<0.001), p-AM...     

CaMK Ⅱ/HDAC4途径参与雷帕霉素对学习记忆的调节作用

雷帕霉素(rapamycin,Rap)在多种生物中有抗衰老和增强学习记忆的作用。HDAC4是Ⅱα类组蛋白去乙酰化酶(classⅡαhistone deacetylases),参与神经细胞的记忆形成及其他的功能。然而,二者在功能上的联系及雷帕霉素在学习记忆中的作用机制尚未见报告。本研究证明,HDAC4作为雷帕霉素信号途径的下游底物,雷帕霉素可通过依赖钙-钙调蛋白的蛋白激酶Ⅱ(Ca MKⅡ)/HDAC4途径调控学习记忆。小鼠水迷宫实验显示,雷帕霉素能有效改善D-半乳糖(D-galactose,Dgal)所致的学习记忆障碍,增强D-半乳糖诱导衰老小鼠和普通小鼠的学习记忆能力。已知Ca MKⅡ可修饰HDAC4的246位丝氨酸磷酸化。蛋白质印迹检测显示,雷帕霉素作用后的小脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平降低,而总蛋白水平无明显变化。D-半乳糖诱导衰老小鼠脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平较对照组无明显变化。本实验结果结合以往的研究揭示,雷帕霉素通过抑制其靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)而减少Ca MKⅡ磷酸化水平,低磷酸化的Ca MKⅡ失去活性不能催化HDAC4磷酸化,HDAC4的磷酸化水平影响其定位和功能。本研究证明,Ca MKⅡ/HDAC4为雷帕霉素调控学习记忆的一个可能途径,而HDAC4调控学习记忆的机制还需要进一步研究。     

PI3K/Akt/mTOR信号通路与自噬及肿瘤的关系北大核心CSCD

自噬是一种以胞质内出现双层膜结构包裹长寿命蛋白和细胞器的自噬体为特征的细胞"自我消化"过程,在维持细胞内稳态、发育、肿瘤发生和感染中发挥重要作用。近来,诸多研究表明,自噬作为一把"双刃剑",对肿瘤的发生发展既有促进作用,也有抑制作用。PI3K/Akt/m TOR通路由PI3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(PKB/Akt)和哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白(m TOR)3个作用分子组成,是一个中心的调节机构,对肿瘤细胞的生长与增殖有促进作用,同时对自噬进行抑制。本文就PI3K/Akt/m TOR通路与自噬及肿瘤发生发展的关系作一综述。     

雷帕霉素靶蛋白与自噬在衰老中的交互作用

衰老是一个非常复杂的过程,与细胞和组织中累积的各种大分子（DNA、蛋白质和脂质）损伤密不可分,并且是由细胞中不同的信号通道共同调控的结果,而雷帕霉素靶标途径就是其中的一种。该途径整合了各种来自细胞内外的信号以调控细胞的生长、增殖和代谢。越来越多证据表明,雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin,TOR）控制着细胞和组织老化的速度,影响着整个机体衰老过程。另外TOR参与调控自噬的发生,而自噬能使生物大分子和细胞器降解并回收重复利用。多种生物模型研究发现,衰老其实是与自噬的不足有关联。本文对TOR和自噬在衰老过程中的作用和相互关系进行综述,为发展与老年疾病相关的新型治疗方法提供思路。     

溶瘤腺病毒ZD55-IL24联合雷帕霉素协同抑制Hep3B细胞生长的研究

PI3K/AKT/m TOR信号通路的激活能引发人体细胞发生癌变,哺乳动物靶标m TOR作为PI3K/AKT信号通路下游的一个效应分子,被视为针对肿瘤发生和形成的关键治疗靶点,因此阻断该信号通路的相关靶点可以作为恶性肿瘤治疗的一个策略。白细胞介素24(interleukin 24,IL24)是一个选择性诱导肿瘤细胞凋亡的重要抑癌基因。该研究分别利用MTT法和实时无标记细胞功能分析仪检测携带IL24基因的溶瘤腺病毒ZD55-IL24与m TOR抑制剂雷帕霉素(rapamycin)单独或联合作用对多种肝癌细胞的体外杀伤效果;倒置显微镜分别观察ZD55-IL24、雷帕霉素单独作用及两者联合作用引起的细胞形态学变化;Hoechst 33342、流式细胞术和TUNEL染色检测各处理组细胞的凋亡情况;Western blot检测IL24、AKT以及凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2的蛋白质水平。结果显示,溶瘤腺病毒ZD55-IL24与雷帕霉素联合作用较两者单独作用更显著地抑制了肝癌细胞Hep3B的生长并诱导了肝癌细胞的凋亡;此外,两者联合作用更有效地上调了肝癌细胞Hep3B中的细胞因子IL24和促凋亡蛋白Bax的表达,同时下调了PI3K/AKT/m TOR信号通路关键蛋白AKT和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。该研究结果表明,雷帕霉素很可能在一定程度上促进了ZD55-IL24病毒介导的IL24表达而增强对肝癌细胞的杀伤作用,进而为肝癌治疗研究提供了一条新型有效的方案。     

浅谈物质代谢网络的交汇点——mTOR

当营养、生长因子和能量代谢驱动碳水化合物分解功能,加速蛋白质、脂肪及氨基酸的合成代谢时,细胞便加速生长繁殖。哺乳类动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)可整合营养、生长因子及能量等外界因素对细胞的刺激,调控细胞的增殖分化。m TOR存在两种复合体形式:mTORC1和m TORC2。mTORC1可接受来自生长因子、氨基酸、能量及炎症反应等多种信号,促进细胞增殖,在维持代谢稳态中具有重要作用。当缺失mTORC1时,细胞生长及蛋白质合成受到抑制并诱导自噬的发生。m TORC2则与细胞骨架、脂类分解、胰岛素抵抗、Akt等激酶的激活作用相关。本文中我们将综述近期发现的m TOR上下游信号分子,系统解析m TOR通过调节蛋白质、核酸和脂类代谢来促进机体生长和细胞增殖的分子机制。     

雷帕霉素对人胰腺癌细胞SW1990的mTOR信号通路的影响

目的:研究雷帕霉素对人胰腺癌细胞SW1990的mTOR信号通路的影响。方法:采用免疫细胞化学证实mTOR信号通路的存在,通过CCK-8法研究雷帕霉素对胰腺癌细胞增殖的影响,通过Western blot和real time PCR分别从蛋白水平和基因水平研究雷帕霉素对mTOR及其下游分子的表达。结果:免疫细胞化学结果显示p-mTOR、p-p70S6K、p-4E-BP1在细胞质中均呈阳性;CCK-8法显示雷帕霉素能明显抑制细胞增殖(P<0.05);Western blot结果显示随着雷帕霉素浓度的增加,p-mTOR、p-p70S6K表达明显减少,而p-4E-BP1蛋白表达明显增加(P<0.05);Real-time PCR结果显示随雷帕霉素浓度的增加,CyclinD1、VEGF、c-myc基因表达明显减少(P<0.05)。结论:人胰腺癌细胞系SW1990中存在mTOR信号通路并处于激活状态;雷帕霉素抑制胰腺癌细胞增殖与雷帕霉素抑制mTOR信号通路活化有关。     

雷帕霉素对内皮细胞迁移和血管内皮生长因子表达的影响

目的:研究不同浓度的雷帕霉素对体外培养的人血管内皮细胞(VE)迁移及血管内皮生长因子(VEGF)表达的影响。方法:用含10%胎牛血清的细胞培养基(DMEM)培养正常VE细胞,用10nM,50nM,100nM和200nM的雷帕霉素孵育VE细胞24 h,Western bloting测定雷帕霉素对VE中mTOR和VEGF表达的影响,Transwell迁移模型观察不同浓度的雷帕霉素对内皮细胞迁移影响。结果:①雷帕霉素可显著抑制VE的迁移,除了在100nM之外,基本呈浓度依赖性的。100nM雷帕霉素对VE迁移的抑制作用显著减弱(P<0.01)。②雷帕霉素对mTOR和VEGF165的表达呈浓度依赖性的抑制;而VEGF121的表达则是先升高后降低,在100nM雷帕霉素时表达最高,远远高于该浓度雷帕霉素时VEGF165的表达,可以解释100nM雷帕霉素时VE迁移抑制显著减轻的现象。结论:雷帕霉素抑制了VEGF165的表达,并且其对VE迁移抑制的效应主要由VEGF165表达减少所介导。VEGF121的表达在一定雷帕霉素浓度范围内可显著上调,从而显著改善了雷帕霉素诱导的VEGF165表达减少所致的内皮细胞迁移抑制。     

雷帕霉素对高糖诱导的足细胞增殖、迁移及上皮–间质转化的作用机制研究

为探讨雷帕霉素对D-葡萄糖诱导的人肾小球足细胞增殖、迁移和上皮–间质转化(EMT)的影响及磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸–苏氨酸激酶(PI3K/AKT)信号通路的调控作用,该研究体外培养人肾小球足细胞HGPC细胞系,并将其分为对照组(5 mmol/L的D-葡萄糖)、高糖组(30 mmol/L的D-葡萄糖)、低/中/高浓度组(在30 mmol/L的D-葡萄糖的基础上加入2.5、5.0、10.0μmol/L雷帕霉素),用酶联免疫吸附实验(ELISA)、细胞计数试剂盒8(CCK-8)测定炎症因子白细胞介素-8(IL-8)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达水平及细胞活力,筛选出最适雷帕霉素后,又将细胞分为对照组、高糖组、雷帕霉素组、LY294002组(30 mmol/L的D-葡萄糖+10μmol/L PI3K/AKT通路抑制剂LY294002)、雷帕霉素+LY294002组(30 mmol/L的D-葡萄糖+10.0μmol/L雷帕霉素+10μmol/L PI3K/AKT通路抑制剂LY294002)和雷帕霉素+SC79组(30 mmol/L的D-葡萄糖+10.0μmol/L雷帕霉素+10μmo...     

免疫抑制剂对小鼠膀胱癌进程和转移的不同效应

利用稳定表达绿色荧光蛋白的高度恶性膀胱癌细胞株BTT-T739-gfp建立皮下肿瘤模型,对比分析在常规免疫抑制剂量下,环孢素、雷帕霉素在肿瘤发展和转移方面的不同效应及其可能的作用机制.24只T739小鼠随机分为对照组、环孢素组、雷帕霉素组.环孢素、雷帕霉素剂量分别为10mg/(kg·day)、1.5mg/(kg·day),腹腔注射.观察荷瘤小鼠生存情况,计算荷瘤容积变化,以及肿瘤在肺和肝脏的转移情况,分析其作用的可能机制.结果显示,常规免疫抑制剂量下,与对照组和环孢素组比较,雷帕霉素具有明显的抗肿瘤效应.雷帕霉素可显著提高荷瘤小鼠的生存,观察期末,对照组、环孢素组及雷帕霉素组小鼠荷瘤生存率分别为62.5%、50%、100%,环孢素组与雷帕霉素组差异显著,在观察期内与对照组、环孢素组比较,雷帕霉素可显著抑制负荷肿瘤的容积.雷帕霉素应用后,肿瘤内血管显著减少,肿瘤细胞分泌VEGF的能力明显降低,与肿瘤血管形成有关基因VEGF、HIF-1α的转录活化明显受到抑制.结果证实雷帕霉素具有显著的抗肿瘤效应,这一作用与其抑制肿瘤内血管形成明显相关.抑制VEGF-A、HIF-1α等促进血管形成因子的转录、表达是其主要的作用方式之一.     

mTOR信号通路在乳脂合成中的调控作用

乳脂肪含量与组成是构成牛奶重要营养品质的主要物质基础之一。牛乳脂肪的主要成分是甘油三酯,乳腺细胞以细胞内合成和胞外摄取两种形式获得脂肪酸并进一步合成甘油三酯。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)是一个进化上十分保守的蛋白激酶,与其他蛋白一起组成m TOR信号通路,通过感受细胞内外的营养状况进而调控细胞生长和代谢,在乳脂合成中发挥重要作用。综述了m TOR信号通路在乳脂合成中的作用与机制,并结合研究现状展望了未来研究热点。     

TOR信号调控真菌细胞的生长与代谢

TOR(target of rapamycin)是一类进化上保守的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,是真核细胞响应环境信号调控生长和代谢的关键因子。真菌TOR信号途径在营养、压力环境等刺激下,通过核糖体生物合成、营养物质摄入及代谢等过程调节维持胞内稳态。本文主要综述了酵母细胞TOR及TOR复合物的结构,以及近年来真菌TORC1蛋白在不同营养环境、压力等条件下对细胞生长与自噬、代谢以及胁迫生理响应等生命活动的调控机制进展及未来发展方向,为真菌TOR调控生长和代谢产物提供新思路。