丁建平研究组合作揭示酵母TORC1信号通路重要调控机制

        9月25日，国际学术期刊Science Advances在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）丁建平研究组和瑞士Fribourg大学Claudio De Virgilio研究组的一项最新合作研究成果：“Structural insights into the EGO-TC-mediated membrane tethering of the TORC1-regulatory Rag GTPases”，该研究阐明了参与酵母TORC1信号通路调控的重要蛋白质复合物EGOC的组装机制，揭示了真核生物TORC1信号通路调控的保守性。

 

        真核细胞中高度保守的TORC1蛋白激酶复合物通过感受和整合外界生长因子、能量状态和营养水平等，调控细胞生长发育和自噬等重要生命过程。该信号通路的功能失调会引起多种疾病，包括肥胖症、糖尿病和多种癌症等。氨基酸是TORC1信号通路的重要激活因子。在高等真核生物中，氨基酸通过激活Rag小G蛋白复合物，由Ragulator五元复合物和Rag小G蛋白共同介导 TORC1在溶酶体上的定位和激活过程。但是在酵母中TORC1信号通路的调控机制还不清晰。

 

        丁建平研究组长期从事TORC1信号通路调控的分子机制研究，先后测定了人源TORC1信号通路中一些重要调控蛋白包括Rheb、TCTP、S6K和CASTOR1等的结构，近期又测定了人源Ragulator五元复合物的晶体结构 ，阐明了Ragulator复合物的组装机制和招募Rag小G蛋白的作用机制（Nature Communications，2017）。同时，也对酵母TORC1信号通路展开了深入研究。通过与瑞士Fribourg大学Claudio De Virgilio研究组展开合作，首先完成了酵母TORC1信号通路中Ego1-Ego2-Ego3（EGO-TC）三元复合物的晶体结构测定和功能分析（Structure，2012 ；Cell Research，2015）。在此基础上，丁建平研究组的副研究员张天龙和De Virgilio研究组的博士后Marie-Pierre Péli-Gulli合作，测定了EGO-TC与酵母Rag小G蛋白的同源蛋白Gtr1-Gtr2共同形成的五元复合物（EGOC）的晶体结构，发现在EGOC复合物中由Ego1介导EGO-TC和Gtr1-Gtr2两个亚复合物的组装机制。通过结构分析和功能实验，发现EGO-TC作为骨架蛋白发挥功能，通过Ego1 的N端结构域和Ego3分别与Gtr2和Gtr1的Roadblock结构域结合，招募Gtr1-Gtr2在酵母囊泡上的定位。通过结构比较发现，人源Ragulator复合物和酵母EGO-TC虽然不具有序列相似性，并且亚基数量也不一致，但是与小G蛋白Rag/Gtr相互作用的方式非常相似，表明这两个复合物在TORC1信号通路中发挥相似的功能。这些研究结果进一步阐释了真核生物中氨基酸等营养物质对TORC1信号通路的调控机制和保守性。

 

        该项工作得到国家自然科学基金委等项目的经费支持。感谢上海光源17U1线站和国家蛋白质科学研究设施（上海）19U1线站的工作人员在实验数据收集中的支持与帮助。