Cell Research | 我室松阳洲团队利用PhastID技术揭示ATP6AP1调控Rheb激活mTORC1信号通路机制

mTORC1信号通路是细胞内的关键信号通路，对细胞生长、代谢、存活和增殖等生命活动起重要调节作用。营养物质和生长因子通过一系列信号转导过程使mTOR激酶在溶酶体表面完成完整的激活，并激活下游信号通路。而在其激活过程中小G蛋白-Rheb发挥了关键作用，它结合GTP时活化mTOR蛋白及其下游信号通路，但促使其转变为Rheb-GTP结合形式的鸟苷酸交换因子（guanine nucleotide exchange factor, GEF）目前尚未确定，因此mTORC1信号通路的激活机制中仍存在一些需要解答的关键问题。

       2024年3月6日，白菜官网松阳洲课题组与孙逸仙纪念医院合作在Cell Research杂志在线发表了题为 The rapid proximity labeling system PhastID identifies ATP6AP1 as an unconventional GEF for Rheb的研究论文。此研究成功开发新型邻近标记技术PhastID实现了在细胞内高效且特异性的短时间原位标记，并利用PhastID筛选出溶酶体v-ATPase亚基ATP6AP1与Rheb存在体内相互作用，且在胰岛素刺激下这种相互作用进一步增强。膜蛋白ATP6AP1仅末端30个氨基酸（C-tail）暴露在细胞质中，通过免疫沉淀和免疫荧光实验发现ATP6AP1依靠C-tail 468位的谷氨酰胺残基介导与Rheb在溶酶体表面的相互作用，且C-tail在体外能够发挥非经典鸟苷酸交换因子作用。进一步研究发现C-tail三个高度保守的天冬氨酸残基决定GEF活性的发挥，C-tail（30, 3D/A）突变体保留了与Rheb之间的相互作用，却对mTORC1信号通路激活存在抑制作用。最后，研究发现C-tail（30, 3D/A）突变体影响乳腺癌细胞的增殖和迁移能力，且它对于生长和mTORC1信号通路的活性调控不依赖于v-ATPase质子泵的功能。

       综上，此项研究提出过表达ATP6AP1蛋白C末端30个氨基酸的肽段足以抑制 mTORC1 信号通路，为开发肽类药物治疗 mTORC1过度激活的疾病提供了理论基础。本研究也提示了溶酶体 v-ATPase 可能作为活化mTORC1的枢纽，通过调节不同类型的小G蛋白从而综合调控细胞内的代谢平衡。

C-tail作为ATP6AP1非经典鸟苷酸交换因子介导mTORC1激活