ロイシンは、アデノシン一リン酸活性化プロテインキナーゼの阻害を通じて、C2C12筋芽細胞におけるラパマイシンシグナル伝達の哺乳類標的を刺激します。

ラパマイシン（mTOR）シグナル伝達の哺乳類標的は、タンパク質合成を制御する主要なシグナル伝達経路の1つです。ロイシン治療は、タンパク質合成を促進するMTORシグナル伝達を上方制御します。ただし、メカニズムはよく理解されていません。ここでは、ロイシンによるC2C12筋芽細胞の治療により、mTORおよびリボソームタンパク質S6キナーゼのリン酸化が増強されました。ロイシン治療はまた、筋芽細胞のアデノシン一リン酸/ATP比を36.4 +/- 9.1％（P <0.05）減少させ、アデノシンモノリン酸活性化プロテインキナーゼ（AMPK）アルファサブユニットのリン酸化をTHR172（28.6 +/- 4.9％還元標準分積標準酸化を減少させました。、p <0.05）および阻害されたAMPK活性（43.6 +/- 3.5％減少、p <0.05）。さらに、ロイシンは、Ser2448でのmTORのリン酸化を63.5 +/- 10.0％（P <0.05）およびタンパク質合成を30.6 +/- 6.1％（P <0.05）に増やしました。AMPKの活性化因子である5-アミノイミダゾール-4-カルボックス - アミド1-ベータ-D-リボヌクレオシドを、ロイシンによるmTORシグナル伝達の刺激を廃止し、AMPKがmTORシグナル伝達を否定的に制御することを示しました。MTORシグナル伝達におけるAMPKの役割をさらに示すために、支配的な陰性Ampkalphaサブユニットを発現する筋芽細胞が採用されました。陰性筋芽細胞は非常に低いAMPK活性を持っていました。これらの細胞でロイシンによって誘導されるmTORの活性化は和らげられ、AMPKがMTORの活性化に寄与したことを示しています。結論として、ロイシンはAMPK阻害を通じてMTORシグナル伝達を部分的に刺激します。この研究では、AMPKは栄養管理の重要な標的として、筋肉細胞のMTORシグナル伝達とタンパク質合成を強化し、それによって筋肉の成長を増加させます。

Mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling is one of the main signaling pathways controlling protein synthesis. Leucine treatment upregulates mTOR signaling, which enhances protein synthesis; however, the mechanisms are not well understood. Herein, treatment of C2C12 myoblast cells with leucine enhanced the phosphorylation of mTOR and ribosomal protein S6 kinase. Leucine treatment also decreased the adenosine monophosphate/ATP ratio in myoblasts by 36.4 +/- 9.1% (P < 0.05) and reduced the phosphorylation of adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) alpha subunit at Thr172 (28.6 +/- 4.9% reduction, P < 0.05) and inhibited AMPK activity (43.6 +/- 3.5% reduction, P < 0.05). In addition, leucine increased the phosphorylation of mTOR at Ser2448 by 63.5 +/- 10.0% (P < 0.05) and protein synthesis by 30.6 +/- 6.1% (P < 0.05). Applying 5-aminoimidazole-4-carbox-amide 1-beta-d-ribonucleoside, an activator of AMPK, abolished the stimulation of mTOR signaling by leucine, showing that AMPK negatively controls mTOR signaling. To further show the role of AMPK in mTOR signaling, myoblasts expressing a dominant negative AMPKalpha subunit were employed. Negative myoblasts had very low AMPK activity. The activation of mTOR induced by leucine in these cells was abated, showing that AMPK contributed to mTOR activation. In conclusion, leucine stimulates mTOR signaling in part through AMPK inhibition. This study implicates AMPK as an important target for nutritional management to enhance mTOR signaling and protein synthesis in muscle cells, thereby increasing muscle growth.