体内栄養状態を感知するmTORC1経路の活性制御機構を解明~リソソーム膜上におけるTSC2の選択的脱リン酸化がmTORC1の活性を厳密に制御する~

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2025-09-10 愛媛大学

愛媛大学の研究チームは、細胞の栄養状態を感知するmTORC1シグナル経路の活性制御機構を解明した。mTORC1は細胞の成長・代謝を調整する重要因子であり、がんや糖尿病、老化に深く関わる。本研究では、アミノ酸センサーとして機能するGATOR1複合体が、特定のタンパク質修飾を介してmTORC1の活性を調整することを発見。これにより、細胞が栄養状態に応じて適切に応答する仕組みがより明確になった。この成果は、mTORC1異常に起因する疾患の新しい治療戦略につながる可能性がある。研究成果はNature Communicationsに掲載された。

体内栄養状態を感知するmTORC1経路の活性制御機構を解明~リソソーム膜上におけるTSC2の選択的脱リン酸化がmTORC1の活性を厳密に制御する~
mTORC1栄養シグナル経路

<関連情報>

リソソームPP2AによるTSC2のアミノ酸濃度に依存した脱リン酸化がmTORC1栄養シグナル伝達を制御する Amino acid–dependent TSC2 dephosphorylation by lysosome–PP2A regulates mTORC1 signaling transduction

Takanori Nakamura, Shigeyuki Nada, Masaki Matsumoto, Nuha Loling Othman, Hidetaka Kosako, Kazuki Ikeda, Naohiko Koshikawa, Junya Masumoto, Tatsuya Sawasaki, Mutsuhiro Takekawa, Takashi Suzuki , Masato Okada
Life Science Alliance  Published: 2 September 2025
DOI: 10.26508/lsa.202503206

Abstract

The mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) signaling pathway, composed of amino acid (AA)–sensing (Ragulator/LAMTOR-Rag) and growth factor (GF)–sensing (AKT-TSC1/2-Rheb) axes, pivotally regulates intracellular anabolism and catabolism. mTORC1 deregulation is associated with various metabolic diseases, including cancer and diabetes. As a key regulator of nutrient signaling, mTORC1 integrates a variety of nutrient signals. However, signal integration and crosstalk in the mTORC1 pathway remain incompletely understood. Therefore, in this study, we aimed to understand the complex mTORC1 signaling cascade by constructing an integrated mathematical model of temporal mTORC1 regulation using two AA-sensing and GF-sensing axes. Mathematical simulations and experimental data revealed robust AKT phosphorylation (P-T308/P-S473) after insulin stimulation, regardless of the intracellular AA levels. Conversely, AKT-mediated inhibitory TSC2 phosphorylation (P-T1462) substantially diminished during AA deprivation compared with AA treatment. Furthermore, we highlighted PP2A-mediated TSC2 dephosphorylation during AA removal, ensuring complete mTORC1 activation only upon concurrent AA and GF sensing. Thus, we elucidated mTORC1 signaling dynamics, revealing the complex interplay between AAs and GFs and offering insights into metabolic regulation.

医療・健康
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