mTOR信号通路与调节

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR是一种非典型丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶,可整合细胞外信号,磷酸化下游靶蛋白核糖体p70S6激酶,如S6K1及4E—BP1,影响转录与翻译,从而参与调控细胞生长、增殖等过程。近年来研究发现,调控mTOR通路可以干预某些疾病的病理过程。mTOR研究的新发现,可望为今后相关疾病的治疗提供新的靶点。     

hsa-miR-381-3p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

应用生物信息学方法分析miR-381-3p序列,预测其靶基因,并对靶基因进行蛋白质互作分析、功能富集分析及信号转导通路富集分析。结果发现,已知的成熟miR-381-3p序列在不同物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,mi R-381-3p预测靶基因所编码蛋白质间存在复杂的相互作用,尤其是靶基因BTBD1、NUP160、STX16等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞过程、生物调节、细胞大分子代谢等生物学过程;KEGG通路分析发现其靶基因集合显著富集于mTOR、Wnt、p53、MAPK等信号通路中。分析结果初步提示miR-381-3p通过调控靶基因广泛参与多种重要的生物学过程,为后续的实验性研究提供了线索。     

慢病毒介导的mTOR敲低肝癌细胞株HepG2的构建及初步功能检测

目的:建立高效稳定的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)小干扰RNA(siRNA)细胞导入方法,并对mTOR敲低的HepG2肝癌细胞株的功能进行初步检测。方法:构建了2条不同的人mTOR慢病毒siRNA载体pLenti-H1/mTOR siRNA,与3个包装质粒共转染293T细胞,包装成慢病毒后感染HepG2细胞;经嘌呤霉素筛选2周后,收集细胞进行Western印迹,检测mTOR敲减效果及其下游基因c-myc、周期蛋白D1(cyclinD1)表达水平及4E-BP1、S6K1磷酸化水平的变化。结果:RT-PCR和Western印迹结果显示,构建的pLenti-H1/mTOR siRNA能有效抑制mTOR基因的表达,敲低了mTOR蛋白水平,且沉默mTOR后其下游基因c-myc、CyclinD1的表达水平及4E-BP1、S6K1磷酸化水平降低。结论:构建了慢病毒介导RNA干扰mTOR表达载体,为进一步研究mTOR通路奠定了实验基础。     

mTOR的研究进展

mTOR(mammaliantargetofrapamycin)是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在感受营养信号、调节细胞生长与增殖中起着关键性的作用。mTOR可磷酸化p70S6K和4E-BP1,促进蛋白质合成。mTOR的活性受氨基酸尤其是亮氨酸浓度的调节,生长因子及能量水平也能通过AMPK调节mTOR活性。PI3K/Akt和Akt/TSC1-TSC2两条信号通路都可调控mTOR活性,进而调节细胞的生长与增殖。mTOR信号通路的异常会导致肿瘤的发生,可以针对mTOR研制出治疗肿瘤的靶向药物。     

雷帕霉素对糖尿病肾病大鼠足细胞生物学行为及mTOR信号通路的影响

为了探究雷帕霉素对糖尿病肾病大鼠足细胞生物学行为及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）信号通路的影响,采用链脲霉素腹腔注射构建糖尿病肾病大鼠模型,将正常大鼠体内取出的足细胞设为对照组,模型大鼠体内取出的足细胞设为糖尿病肾病模型组（DN组）,取2 mg·kg^-1雷帕霉素干预DN组足细胞,并将其设为雷帕霉素组（RAPA组）。采用3-（4,5-二甲基噻唑-2）-2,5-二苯基四氮唑溴盐[3-（4,5-dimethylthiahiazo-z-y1）-2,5-diphenytetrazoliumromide,MTT]法检测足细胞增殖水平,Transwell检测细胞迁移和侵袭能力,流式细胞术检测细胞凋亡水平,Western blot法检测上皮-间充质转化标志物[E-钙黏蛋白（E-cadherin）、N-钙黏蛋白（N-cadherin）、波形纤维蛋白（vimentin）]、mTOR和核糖体S6激酶1（S6K1）蛋白表达水平。结果显示,与对照组相比,DN组细胞增殖水平显著被抑制,细胞迁移、侵袭水平显著升高,细胞凋亡率显著增加,上皮-间充转标志物E-cadherin表达显著下调,N-cadherin和Vimentin表达显著上调,mTOR/S6K1信号通路被显著活化（P<0.05）。与DN组相比,RAPA组细胞增殖水平显著升高,细胞迁移、侵袭水平显著降低,细胞凋亡率显著降低,E-cadherin表达显著上调,N-cadherin和Vimentin表达显著下调,mTOR和S6K1的蛋白表达显著被抑制（P<0.05）。结果表明,雷帕霉素通过抑制mTOR信号通路,促进足细胞体外增殖,抑制细胞迁移、侵袭、凋亡和上皮-间充质转化,发挥对糖尿病肾病大鼠足细胞的保护作用。     

mTOR信号通路及其与阿尔茨海默病的关系

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR是一个进化上十分保守的蛋白激酶,属于PIKK超家族。在细胞内mTOR存在两种功能不同的复合体mTORC1和mTORC2。mTOR主要通过接受上游信号分子Rheb、TSC1/TSC2的调控来整合细胞内外信号,其下游效应器是4E-BP和p70S6K,通过影响特定mRNA的翻译调节细胞的生长和增殖。在神经系统方面,神经元的发育、突触可塑性的调节、学习和记忆的形成都依赖于适当的mTOR通路的活化。新近的研究显示,神经退行性疾病阿尔茨海默病患者表现mTOR通路的异常,在双转基因鼠中,APP和PS1表达与mTOR/P70S6K下调关联,并影响精神状态评分。mTOR信号通路生理功能和调节机制的研究对了解AD的发病机理和寻找药物靶点具有重要意义。     

mTOR与S6K在衰老进程中的作用

衰老进程受到多个基因以及信号通路的调节.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR与核糖体S6K蛋白激酶不仅调节细胞的多种生理功能,在衰老进程中也发挥着重要作用.最近的实验表明,抑制mTORC1或S6K的活性可以延长小鼠的寿限.mTOR通路通过多种方式在衰老进程中发挥作用,包括细胞自噬、代谢副产物的积累以及影响组织干细胞的数量等等.而S6K在衰老进程中的作用并不十分清晰.目前mTOR和S6K已成为研究热点,通过对这两个分子在衰老进程中作用的研究,有望找到延长寿限的方法并揭示其中的机理,本文对此作一综述.     

mTOR信号通路研究进展

mTOR是雷帕霉素的靶分子,可参与体内多条信号通路,影响细胞凋亡、生长及蛋白质合成。此外,还有免疫调节作用。mTOR信号通路是肿瘤治疗的一个重要靶点。     

mTOR及其底物在HeLa细胞的细胞周期不同时相中的表达

为探讨细胞生长的机制 ,用RT PCR、Western印迹及蛋白激酶活性测定等方法对同步化的HeLa细胞的细胞周期不同时相中mTOR(mammaliantargetofrapamycin) ,p70S6激酶 (p70S6K)的α1 、α2 、β1 、β2 不同亚型及起始因子 4E结合蛋白 1 (4EBP1 )的表达进行了检测 .RT PCR的结果表明 :在G1 、S1 、G2 、M1 、M2 几个细胞周期时相中 ,mTOR的mRNA表达无明显变化 .mTOR的底物P70S6K的亚型α1 、α2 、β1 、β2 在M期表达均有明显增加 .4EBP1的表达在M期明显减少 .免疫印迹的结果与RT PCR的一致 ,即M期p70S6K的α1 、α2 、均有增加 ,4EBP1在M期减少 .活性测定表明 ,G2 期、M期mTOR较其它期有明显增加 ,4EBP1在M期活性有所下降 .研究结果表明 :mTOR、p70S6K、4EBP1很可能在HeLa细胞的生长中起重要的调节作用     

NF-κB信号与mTOR信号通路之间的信息交谈——串流

丝/苏氨酸蛋白质激酶哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是整合细胞内外各种信号、调节蛋白质翻译、细胞生长和增殖等重要生命活动的中心信号分子。核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是高度保守的、调节细胞生长、凋亡、血管生成的关键转录因子。mTOR信号与NF-κB信号通路可通过多种途径进行信息交谈——串流(cross-talk),在细胞生长调控及肿瘤发生与进展中有重要意义。本文就近年来有关两条通路之间串流的研究进展作一综述。     

早孕小鼠子宫内膜mTOR基因表达增高

利用实时荧光定量PCR、原位杂交法、免疫组化(SP法)和Western印迹法分别检测未孕、假孕及孕d3、d4、d5、d6、d7小鼠子宫内膜哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian tar get of rapamycin,mTOR)mRNA和蛋白质的表达,研究mTOR基因在早孕小鼠子宫内膜的表达规律.结果显示妊娠子宫内膜组织mTOR的表达较未妊娠的子宫内膜组织显著增加(P＜0.05);着床窗期表达最高(d4,d5),且与其他妊娠各期比较差异有统计学意义(P＜0.05);原位杂交和免疫组化分析显示mTOR mRNA和蛋白质表达主要在子宫内膜基质细胞,与上皮细胞各组比较差异有统计学意义(P＜0.05).研究表明mTOR在子宫内膜基质细胞的规律性表达所调控的细胞生长、增殖和分化可能是胚胎正常着床的分子机制之一.     

活性氧类与mTOR信号通路

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是整合细胞内外各种信号,调节蛋白质翻译与细胞生长增殖等多种生理活动的中心信号分子。活性氧类(reactive oxygen species,ROS)作为第二信使分子,可介导多种细胞信号通路并发挥广泛的生理效应。近年的研究发现ROS可通过一定的途径激活或抑制mTOR通路。而作为反馈调节,mTOR通路活性的轻度上调可促进细胞抗氧化物质的生成,而过度激活则会促进ROS生成,并增加细胞对氧化应激的敏感性,形成正反馈。本文将ROS与mTOR之间相互调节与相互作用的特点及机制的研究进展作一综述。     

mTOR信号通路对脂肪生成的调控作用

脂肪组织是一种主要的能量储存和内分泌器官。脂肪生成是一系列复杂的细胞分化过程,受到细胞营养水平、激素和代谢物等调节。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)复合物包括哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1(mammalian target of rapamycin complex 1,mTORC1)和mTORC2两种蛋白质复合体。mTOR复合物含有的脂质激酶样域奠定了mTOR通路调控脂肪生成的基础。对mTORC1和mTORC2的部分组成蛋白质研究也验证了mTOR调控成脂的功能。基于前期的研究,我们综述了miR-199a-3p、miR-103、miR-188、68 kD有丝分裂中的Src相关底物(Src-associated substrate in mitosis of 68 kD,Sam68)、内皮抑素等物质通过mTORC1和mTORC2蛋白质复合体调控脂肪生成的机制。同时,进一步构建了包括胰岛素/IGF通路、PI3K-AKT通路、氨基酸通路、AMPK通路、cAMP通路、cGMP通路、NOTCH通路以及影响上述通路的bta-miR-15...     

mTORC2调节细胞骨架的信号通路

近几年来,关于哺乳动物雷帕霉素靶（mammalian target of rapamycin,mTOR）在各种哺乳动物细胞中调节肌动蛋白微丝极化及肌球蛋白微丝网形成的研究一直在不断地取得新的进展。尽管到目前为止,包括mTORC2上游和下游在内的相关的调控路径还未明确,但是因为mTORC6,的物学多样性,使其成为了当今生物学研究的焦点之一。基于长久以来特别是近五年对mTORC2的研究,在涉及细胞运动迁移、增殖分化、蛋白质合成、凋亡及自噬等生物学功能的研究中,一些重要的下游相关调控分子和蛋白相继被发现,比如P—Rexl／2、Rho家族GTPases、PKC、cAMP、p27kip1等。该综述着重总结了mTORC2实现这些生物学功能所可能通过的四条路径。当然,仍然需要大量的实验数据和研究证据进一步地证实和完善这些已经发现的可能存在的路径。     

靶向mTOR的抗肿瘤与抗衰老药物研究进展

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一种丝/苏氨酸蛋白激酶,在调节细胞生长、增殖、存活、血管生成、蛋白质合成、细胞周期中发挥着重要的作用。mTOR信号通路异常与肿瘤及衰老密切相关,已成为相关疾病治疗的靶点。该文综述了mTOR对肿瘤和衰老调控的研究进展,对于揭示肿瘤及衰老相关疾病的发生机制具有重要意义,并为研发以mTOR信号通路为靶点的抗肿瘤、抗衰老的治疗药物提供了新的思路和方法。     

mTOR/S6K1信号通路与胰岛素抵抗的关系及有氧运动对其影响的研究

目的:通过研究高脂饮食和有氧运动对胰岛素抵抗(IR)小鼠骨骼肌雷帕霉素靶蛋白/核糖体S6激酶1(mTOR/S6K1)通路的影响,试图为运动防治IR提供理论依据。方法:8周C57BL/6小鼠随机分为正常饮食组和高脂饮食组,每组各20只,高脂饮食组喂养8周后建立IR模型。随后将正常饮食组再次随机分为正常饮食安静组(NC)和正常饮食运动组(NE);高脂饮食组也随机分为高脂饮食安静组(HC)和高脂饮食运动组(HE)。各运动组进行为期6周、75%VO2max强度跑台训练,每天1次,每次60min,每周5次。实验结束后采用OGTT检测葡萄糖耐量,组织学检测胰岛形态变化,ELISA法检测血清空腹胰岛素水平,Northern blot、Western blot检测骨骼肌中mTOR和S6K1 mRNA和蛋白及其磷酸化蛋白pS6K1-Thr389的表达。结果:与NC组相比,HC组小鼠体重、空腹血清胰岛素值和胰岛β细胞团面积百分比均呈显著增加,且OGTT曲线显示糖耐量明显受损,然而6周有氧运动后以上各指标呈显著性降低,葡萄糖耐量也得到明显改善;且骨骼肌中mTOR、S6K1、pS6K1-Thr389 mRNA和蛋白表达均明显降低。结论:mTOR/S6K1信号通路与高脂饮食诱导IR的发生密切相关,有氧运动明显增加了机体组织对胰岛素的敏感性,推测有氧运动可能通过抑制mTOR/S6K1信号通路,增加IR小鼠骨骼肌的能量代谢从而改善IR。     

程序化细胞死亡蛋白-4的磷酸化促进肿瘤发生

细胞生长增殖的前提是蛋白质合成。丝裂原、生长因子和激素作用于细胞,使其从mRNA到蛋白质的翻译过程增强。最典型的调节翻译的细胞信号通路是三磷酸肌醇激酶（PBK）通路以及丝苏氨酸蛋白激酶通路,如：AKT和哺乳类雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途径。其中mTOR通路通过增加磷将细胞外生长信号转变为细胞翻译水平的增加。Dorrello等研究者揭示了mTOR途径中一个新的控制翻译的信号通路,即通过对程序化细胞死亡蛋白4（PDCD4）的磷酸化使其降解,从而增强翻译水平。PDCD4通常阻断翻译并抑制细胞生长。因此,PDCD4功能的丧失将导致细胞增殖过度从而导致肿瘤。     

AP-1的研究进展

激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)是细胞内一类转录激活因子,主要由原癌基因编码的蛋白质Jun和Fos组成,以同源或异源二聚体复合物形式结合DNA靶序列,调控靶基因表达。AP-1通过调节靶基因表达来应对多种刺激(包括细胞因子、生长因子、压力及细菌和病毒感染等)对细胞的影响,参与调节细胞增殖、分化、凋亡以及炎症等多种细胞过程。该文就AP-1的结构特点、生物学功能、活性调控及其在医学研究中的应用作一综述。     

低氧经mTOR/4E-BP1和FoxO1/Atrogin-1通路影响骨骼肌蛋白质积累

低氧暴露对骨骼肌蛋白质合成/分解的影响受到广泛关注,但该过程中相关调控通路的研究仍十分有限。本研究拟通过蛋白质相对积累量来研究合成和分解通路的变化。将骨骼肌细胞置于低氧环境中培养,分别在0 h、6 h、12 h和24 h收集细胞,并进行检测。免疫荧光观察肌球蛋白(myosin),翻译表面感应检测蛋白质合成,Western印迹法测试蛋白质合成相关基因(ERK1/2、p-ERK1/2、mTOR、p-mTOR、4E-BP1、p-4E-BP1)、蛋白质分解相关基因(泛素、FoxO1、p-FoxO1、MuRF1和Atrogin-1)表达量。结果发现,随着低氧干预时间延长,肌纤维直径和骨骼肌细胞中蛋白质相对积累量随时间逐渐减小(P<0.01)。与0 h相比,6 h p-4E-BP1/4E-BP1和Atrogin-1的表达显著上调(P<0.05),p-mTOR表达显著高于0 h(P<0.01);6 h和24 h p-mTOR/mTOR的比值显著大于0 h(P<0.05),而p-FoxO1/FoxO1的比值随时间逐渐减小(P<0.01)。上述结果表明,低氧干预能够使骨骼肌细胞直径减少、骨骼肌细胞蛋白质积累减少,并且低氧打破骨骼肌细胞蛋白质合成和分解的平衡,可能是通过调节mTOR/4E-BP1通路活性和FoxO1/Atrogin-1通路的活性实现的。     

木犀草素负向调节核糖体蛋白S12表达抑制MDA-MB-231细胞增殖与侵袭CSCD

木犀草素(luteolin,Lut)对多种肿瘤细的生长具有抑制作用,但对乳腺癌细胞的生物学行为的影响尚不明确,本研究旨在探讨Lut对乳腺癌细胞增殖与侵袭的影响及其作用机制。首先体外培养乳腺癌细胞(MDA-MB-231和MCF7),免疫印迹实验检测细胞静息状态下核糖体蛋白S12(ribosomal protein S12,RPS12)表达水平。并采用MTT法、免疫印迹法分别测定不同浓度Lut处理后细胞的增殖水平,胞内RPS12及c-Myc的表达,以及PI3K/Akt、mTOR和S6K的磷酸化。同时采用c-Myc及PI3K/Akt、mTOR抑制剂处理组细胞,分别检测细胞增殖水平以及细胞内RPS12以及c-Myc表达。随后构建RPS12启动子报告基因,研究Lut对其转录的影响。最后在细胞内过表达c-Myc,或采用siRNA沉默RPS12表达,检测细胞侵袭和迁移的变化。结果显示,RPS12在乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF7细胞系中均呈高水平表达。采用不同浓度Lut处理细胞后,其增殖均明显降低,PI3K/Akt、mTOR及S6K磷酸化水平与对照组相比有所减弱,c-Myc和RPS12表达也显著受到抑制,PI3K/Ak和mTOR抑制剂也具有类似结果。此外,抑制c-Myc后可显著降低乳腺癌细胞内RPS12表达以及转录活性,但细胞过表达c-Myc后RPS12水平显著增高,而沉默RPS12则可以显著抑制细胞的侵袭和迁移。以上结果表明Lut能够抑制乳腺癌细胞系MDA-MB-231的增殖与侵袭,其机制可能与抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路进而下调c-Myc的表达,最终抑制RPS12表达有关。