Нарушениями в сигналинге белка mTOR вызваны многие заболевания, и точные знания об отдельных звеньях сигнальной сети этого белка могут дать в руки ученых мощные инструменты в борьбе с этими болезнями, в частности, новые терапевтические мишени. Исследовательская группа профессора Михаэля Халля (Michael Hall) из Биоцентра Базельского университета (Biozentrum of the University of Basel), Швейцария, идентифицировала ряд новых регулируемых mTOR белков, в том числе фермент, необходимый для синтеза строительных блоков ДНК.

Регуляторный белковый комплекс mTORC1
способствует олигомеризации фермента CAD.
Зеленым показаны олигомеры CAD, синим – ДНК.
(Фото: University of Basel/Biozentrum)

Результаты исследования профессора Халля и его коллег только что опубликованы в журнале Science.

Белок мишень рапамицина млекопитающих (mammalian target of rapamycin, mTOR) контролирует процессы, имеющие для организма фундаментальное значение, – рост и выживание клеток, их миграцию и метаболизм. В качестве ключевого компонента двух комплексов, mTORC1 и mTORC2, он стимулирует выработку белков и жиров и гарантирует поступление в клетку достаточного количества энергии. Нарушения в тонко отрегулированной сигнальной сети mTOR напрямую связаны с развитием таких тяжелых болезней, как рак, диабет и сердечно-сосудистые заболевания. Поиск ранее неизвестных регулируемых mTOR белков – основа для разработки новых подходов к лечению этих недугов.

Учитывая огромное значение mTOR в физиологии клетки, ученые подозревают, что многие белки и контролируемые этой протеинкиназой процессы еще не установлены. С помощью одной из самых передовых технологий, так называемой количественной фосфопротеомики (quantitative phosphoproteomics), исследовательской группе профессор Халля удалось идентифицировать более 300 новых белков, являющихся мишенями mTOR, с широким спектром функций.

В частности, исследователи выяснили, как именно mTORC1 контролирует рост и размножение клеток: белок стимулирует образование нуклеотидов – строительных блоков генетического материала (ДНК и РНК), синтезируемых в многостадийных процессах из более простых молекул. Первые этапы биосинтеза нуклеотидов опосредуются ферментом CAD, и mTORC1 усиливает объединение нескольких молекул этого фермента в олигомеры, усиливая тем самым активность CAD и синтез нуклеотидов.

Хотя копилка знаний о белке mTOR постоянно пополняется, полученные швейцарскими исследователями данные говорят о том, что очень многое о его функциях остается неизвестным. Всестороннее изучение контролируемых mTOR сигнальных путей, а также последствий нарушений его сигналинга чрезвычайно важно для понимания патологических процессов и разработки новых терапевтических подходов. Исследование профессора Халля и его коллег помогло разгадать еще одно звено в цепи загадок mTOR.

Аннотация к статье

Quantitative Phosphoproteomics Reveal mTORC1 Activates de Novo Pyrimidine Synthesis