THR2446は、栄養状態によって調節されるラパマイシン（MTOR）リン酸化部位の新しい哺乳類標的です

ラパマイシン（MTOR）の哺乳類標的は、タンパク質翻訳の重要な調節因子です。MTORを介したシグナル伝達は成長因子によって増加しますが、栄養不足中に減少します。以前の研究では、Ser2448がMTOR触媒ドメインにある栄養調節リン酸化部位として特定されており、インスリンはプロテインキナーゼB（PKB）を介してSer2448リン酸化を刺激しますが、Ser2448リン酸化はアミノ酸飢ationで減衰します。ここでは、THR2446をmTOR上の新しい栄養調節リン酸化部位として特定しました。CHO-IR細胞が栄養不足である場合、THR2446はリン酸化されますが、リン酸化はインスリン刺激によって減少します。栄養剥離は、AMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）を活性化します。これがmTORのホザリル化の調節に関与する可能性があるかどうかをテストするために、培養マウス筋管を5'-アミノイミダゾール-4-カルボキサミドリボヌクレオシド（AICAR）またはジニトロフェノール（DNP）で処理しました。どちらの治療もAMPKを活性化し、Thr2446のリン酸化の付随的な増加と、p70 S6キナーゼをリン酸化するインスリンの能力の平行減少を引き起こしました。MTORのアミノ酸2440-2551の配列に基づいたペプチドを使用したin vitroキナーゼアッセイは、PKBとAMPKがこの領域のリン酸化部位をリン酸化できることを発見しました。ただし、Thr2446がリン酸化を模倣する酸性残基に変異すると、PKBによるリン酸化が制限されます。逆に、Ser2448がリン酸化されると、AMPキナーゼ誘発リン酸化が減少します。これらのデータは、微分リン酸化Thr2446およびSer2448が、タンパク質翻訳の調節を制御するために栄養状態と成長因子からシグナルを統合するためのスイッチメカニズムとして機能する可能性があることを示唆しています。

The mammalian target of rapamycin (mTOR) is a key regulator of protein translation. Signaling via mTOR is increased by growth factors but decreased during nutrient deprivation. Previous studies have identified Ser2448 as a nutrient-regulated phosphorylation site located in the mTOR catalytic domain, insulin stimulates Ser2448 phosphorylation via protein kinase B (PKB), while Ser2448 phosphorylation is attenuated with amino acid starvation. Here we have identified Thr2446 as a novel nutrient-regulated phosphorylation site on mTOR. Thr2446 becomes phosphorylated when CHO-IR cells are nutrient-deprived, but phosphorylation is reduced by insulin stimulation. Nutrient deprivation activates AMP-activated protein kinase (AMPK). To test whether this could be involved in regulating phoshorylation of mTOR, we treated cultured murine myotubes with 5'-aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleoside (AICAR) or dinitrophenol (DNP). Both treatments activated AMPK and also caused a concomitant increase in phosphorylation of Thr2446 and a parallel decrease in insulin's ability to phosphorylate p70 S6 kinase. In vitro kinase assays using peptides based on the sequence in amino acids 2440-2551 of mTOR found that PKB and AMPK are capable of phosphorylating sites in this region. However, phosphorylation by PKB is restricted when Thr2446 is mutated to an acidic residue mimicking phosphorylation. Conversely, AMP-kinase-induced phosphorylation is reduced when Ser2448 is phosphorylated. These data suggest differential phosphorylation Thr2446 and Ser2448 could act as a switch mechanism to integrate signals from nutrient status and growth factors to control the regulation of protein translation.