RNF152通过介导RagA GTPase的泛素化修饰对mTORC1活性进行负调控

发布时间：2018-02-28 02:10

  本文关键词： mTORC1 信号通路 RagA RNF152 GATOR1 泛素化　出处：《华东师范大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：mTORC1是细胞感应微环境中营养信号并调控细胞代谢及增殖的关键通路。大量的研究发现mTORC1通过对细胞内各种营养进行感应,进而对细胞内的各种生理生化过程进行调控,包括:蛋白质合成、细胞自噬、脂类的合成以及糖代谢等。细胞外的生长因子、葡萄糖和氨基酸等都可以激活mTORC1。mTORC1完全激活需要两类小G蛋白:Rags和Rheb。其中,氨基酸调控mTORC1信号通路主要通过Rags复合体。研究发现RagA的活性主要受GEF(guaninenucleotide exchange factor)、GAP(GTPase activating protein)以及 GDI(GDP dissociation inhibition)蛋白的调控。其中,Ragulator蛋白复合体是RagA/B的GEF,Sestrin可以作为GDI蛋白来调控Rag复合物活性。尽管目前发现了 GATOR是RagA/B的GAP,但是关于GATOR调控Rag A活性的具体机制还不是十分清楚。泛素化修饰是细胞内一类重要的翻译后修饰,底物蛋白的泛素化过程是细胞内极为精细的酶促级联反应,简言之,就是游离的Ub在E1、E2和E3的作用下将Ub分子激活并转移到特异的底物蛋白上。大量的证据表明E3泛素连接酶通过对底物蛋白进行泛素化修饰从而参与了细胞内众多信号通路,包括Hippo、NF-κB以及DNA损伤修复等信号通路,但是关于泛素化修饰在mTORC1信号通路中的研究还不是很清楚。基于此,我们围绕泛素化修饰与mTORC1信号通路展开研究。我们的研究结果揭示了泛素化修饰参与了 mTORC1信号通路的调控。我们的结果发现RagA能够发生泛素化修饰,并且这一翻译后修饰还受氨基酸的调控。我们通过筛选,发现定位在溶酶体上的E3泛素连接酶RNF152能够促进RagA发生K63类型的泛素化修饰,从而对mTORC1信号通路起负调控作用。其具体机制是:氨基酸饥饿能够诱导细胞内的RNF152和RagA的结合,结合质谱技术和免疫印迹实验,我们鉴定了 RagA的泛素化修饰位点:142、220、230和244位的赖氨酸。进一步的研究发现当RagA被RNF152泛素化之后,能够形成一个泛素链,这个泛素链能够招募GATOR1(一种RagGTPases的GAP),从而抑制RagA的活性,对mTORC1信号通路进行负调控的作用。RNF152的缺失导致mTORC1处于超活化的状态,并且能够抑制细胞中由于氨基酸饥饿诱导的自噬。总言之,我们的结果揭示了 RNF152能够通过介导RagA的K63类型的多聚泛素化修饰,促进RagA与其GAP蛋白GATOR1结合,最终抑制RagA的活性,对mTORC1信号通路进行负调控。本论文发现了细胞感应微环境营养变化的新机制,揭示了泛素化修饰是mTORC1活性的重要分子开关,这将进一步扩展人们对泛素化修饰在mTORC1信号通路中的认识。鉴于mTORC1信号通路在代谢相关疾病(肥胖、糖尿病、肿瘤等)中的重要性,我们拟在此基础上进一步揭示RNF152在代谢相关疾病中的作用。
[Abstract]:MTORC1 is the key pathway of nutrient signal and regulation of cell metabolism and proliferation in a cell sensitive microenvironment. A large number of studies have found that mTORC1 regulates various physiological and biochemical processes through the induction of various nutrients in cells. These include: protein synthesis, autophagy, lipid synthesis and glucose metabolism. Extracellular growth factors, glucose and amino acids can all activate mTORC1.mTORC1. Amino acid regulates mTORC1 signaling pathway mainly through Rags complex. It is found that the activity of RagA is mainly regulated by GEF(guaninenucleotide exchange factor GTPase activating protein and GDI(GDP dissociation inhibition protein. Although it has been found that GATOR is the GAPs of RagA/B, the specific mechanism of GATOR regulating RagA activity is not very clear. Ubiquitin modification is a kind of important posttranslational modification in cells. The ubiquitin process of substrate proteins is an extremely fine enzymatic cascade in cells, in short, That is, free Ub activates and transfers UB molecules to specific substrate proteins under the action of E1E 2 and E3. There is a lot of evidence that E3 ubiquitin ligases are involved in many signaling pathways in cells by modifying the substrate proteins with ubiquitin. These signaling pathways include Hippoprotein NF- 魏 B and DNA damage repair, but the study of ubiquitin modification in mTORC1 signaling pathway is not clear. Our results show that the ubiquitin modification is involved in the regulation of the mTORC1 signaling pathway. Our results show that the Ubiquitin modification can occur in RagA. After screening, we found that E3 ubiquitin ligase RNF152, located on lysosome, could promote the K63 type Ubiquitin modification in RagA. The mechanism is that amino acid starvation can induce the binding of RNF152 and RagA in cells, combined with mass spectrometry and Western blotting. We have identified the ubiquification modification sites of RagA at: 142n 220C230 and 244-Lysine. Further studies have shown that when RagA is ubiquitized by RNF152, it can form a ubiquitin chain, which can recruit GATOR1, thus inhibiting the activity of RagA. Negative regulation of mTORC1 signaling pathway. Deletion of RNF152 causes mTORC1 to be superactivated and can inhibit autophagy induced by amino acid starvation in cells. Our results suggest that RNF152 can promote the binding of RagA to its GAP protein GATOR1 by mediating K63 type polyubiquitin modification of RagA and ultimately inhibit the activity of RagA. In this paper, we found a new mechanism of cellular induced microenvironment nutrition change, and revealed that ubiquitin modification is an important molecular switch of mTORC1 activity. This will further expand the understanding of ubiquitin modification in the mTORC1 signaling pathway, given the importance of the mTORC1 signaling pathway in metabolism-related diseases (obesity, diabetes, cancer, etc.). On this basis, we intend to further reveal the role of RNF152 in metabolic related diseases.
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q25

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本文编号：1545302