mTORC1のアミノ酸依存性調節におけるラゲーター構造と機能の遺伝的解剖

ラゲーターは、膜アンカーP18/ラムトル1で包まれた2つの障害物ヘテロダイマーで構成されるヘテロペンテアンタンパク質複合体です。ラーゲーター複合体は、ラグGTPaseのリソソーム膜足場として機能し、ラパマイシン複合体1（MTORC1）の機械的標的を補充および活性化します。ただし、MTORC1関数の調節におけるラゲーター構造の役割はとらえどころのないままです。この研究では、RAGCをリソソームに直接固定することにより、ラゲーター構造を破壊し、アミノ酸依存性のMTORC1活性化への影響を監視しました。P18欠損細胞におけるリソソーム固定RAGCの発現は、MTORC1の構成的リソソーム局在化とアミノ酸非依存性の活性化をもたらしました。このシステムでのラゲーターの共発現により、MTORC1活性化のアミノ酸依存性が回復しました。さらに、RAG GTPaseの抑制因子であるGator1のアブレーションは、ラゲーターの存在下でもMTORC1のアミノ酸非依存性の活性化を誘導しました。これらの結果は、Gator1を介したRAG GTPaseのアミノ酸依存性調節には、ラゲーター構造が不可欠であることを示しています。さらに、我々の遺伝子分析により、MTORC1の調節におけるアミノ酸の新しい役割が次のように明らかになりました。アミノ酸は、RHEBに依存しない方法でMTORC1の一部を活性化する可能性があり、タンパク質ホスファターゼを介したMTORC1シグナル伝達のネガティブフィードバック調節を促進する可能性があります。これらの興味深い調査結果は、MTORC1シグナル伝達の規制メカニズムの全体的な理解に貢献しています。

Ragulator is a heteropentameric protein complex consisting of two roadblock heterodimers wrapped by the membrane anchor p18/Lamtor1. The Ragulator complex functions as a lysosomal membrane scaffold for Rag GTPases to recruit and activate mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1). However, the roles of Ragulator structure in the regulation of mTORC1 function remain elusive. In this study, we disrupted Ragulator structure by directly anchoring RagC to lysosomes and monitored the effect on amino acid-dependent mTORC1 activation. Expression of lysosome-anchored RagC in p18-deficient cells resulted in constitutive lysosomal localization and amino acid-independent activation of mTORC1. Co-expression of Ragulator in this system restored the amino acid dependency of mTORC1 activation. Furthermore, ablation of Gator1, a suppressor of Rag GTPases, induced amino acid-independent activation of mTORC1 even in the presence of Ragulator. These results demonstrate that Ragulator structure is essential for amino acid-dependent regulation of Rag GTPases via Gator1. In addition, our genetic analyses revealed new roles of amino acids in the regulation of mTORC1 as follows: amino acids could activate a fraction of mTORC1 in a Rheb-independent manner, and could also drive negative-feedback regulation of mTORC1 signalling via protein phosphatases. These intriguing findings contribute to our overall understanding of the regulatory mechanisms of mTORC1 signalling.