Молекула-посредник помогает белковому комплексу mTORC1 чувствовать сахар

Клеткам необходим сахар для роста и жизнедеятельности. Однако сначала клетка должна определить, присутствует ли сахар. Исследователи из лаборатории Дэвида Сабатини определили ключевую молекулу, которая сигнализирует клеточному комплексу mTORC1 о наличии сахара, запуская метаболический ответ.

Роль mTORC1

mTORC1 (mechanistic target of rapamycin complex 1) — это белковый комплекс, регулирующий рост и метаболизм клетки. Он действует как клеточный «лицензирующий орган»: если в клетке достаточно строительных блоков, mTORC1 фосфорилирует соответствующие «строителей» (метаболические пути), разрешая начало синтеза белков, нуклеотидов, жирных кислот и других молекул.

Необходимость чувствовать глюкозу

Глюкоза — один из ключевых компонентов. mTORC1 активен только при достаточном уровне глюкозы, связываясь с лизосомой. При голодании по глюкозе комплекс отсоединяется и инактивируется.

Поиск нового пути чувствительности

Был известен путь, через который белок AMPK ингибирует mTORC1 при отсутствии глюкозы. Однако эксперименты показали, что mTORC1 всё равно чувствует нехватку глюкозы даже в клетках, лишённых AMPK. Это указало на существование второго, неизвестного механизма.

Идентификация сигнальной молекулы

Используя клетки без AMPK, учёные обнаружили, что mTORC1 активируют только те сахара, которые клетка может метаболизировать (манноза, глюкозамин, фруктоза). Это означало, что сигналом является не сама глюкоза, а продукт её распада в процессе гликолиза.

Методом исключения исследователи определили ключевую молекулу — дигидроксиацетонфосфат (DHAP). Даже в полном отсутствии глюкозы добавление DHAP активировало mTORC1.

Почему именно DHAP?

• DHAP служит основой для синтеза липидов — процесса, контролируемого mTORC1.
• Уровень DHAP чрезвычайно чувствителен к изменениям количества глюкозы в клетке.
• DHAP является продуктом метаболизма как глюкозы, так и фруктозы — важных сахаров в рационе человека.

Будущие вопросы

Биохимические детали передачи сигнала от DHAP к mTORC1 неизвестны: какой белок является сенсором, как связывание DHAP вызывает конформационные изменения. Это — следующая задача для исследования.

Хотя изучение этого пути — фундаментальная наука, оно имеет потенциал. Нацеливание на питательные сенсоры mTOR уже показало неожиданные перспективы, например, в регуляции депрессии и настроения.