mTORC1通過SOD1的可逆磷酸化，調節真核細胞對營養條件的反應
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文章背景簡介
BACKGROUND INTRODUCTION
營養物質不僅是促進細胞生物合成和能量生成的有機物，還是控制與細胞生長和代謝相關的關鍵化學信號。同時，營養物質極大地影響細胞內活性氧（ROS）水平，又因ROS在正常生理與疾病病理中的重要作用，因此，探索細胞如何協調營養物質來介導的生長和ROS穩態平衡的機制是一個生物學上的重要問題。
眾所周知，雷帕霉素靶蛋白復合體1（mTORC1）是細胞感應外界營養條件并調控生長信號通路的關鍵因子。已有研究報道：超氧化物歧化酶1（SOD1）是mTORC1的下游靶蛋白，且該機制在進化上高度保守。mTORC1通過磷酸化酵母中的S39和人類中的T40氨基酸位點來調節SOD1的活性，以調控細胞的ROS水平并防止氧化性DNA損傷。
SOD1（和SOD2）是在線粒體呼吸過程中對抗超氧陰離子產生的關鍵，細胞可以憑此直接控制ROS水平，也是抵御氧化損傷的第一道防線。越來越多的證據表明：SOD1作為信號和呼吸等多種細胞過程的調節蛋白在癌癥等人類疾病中發揮著重要作用。進一步的研究顯示，SOD1的活化增強了細胞在缺血性微環境中的存活。
2017年，來自暨南大學附屬第一醫院，美國羅格斯大學與中山大學腫瘤防治中心的研究人員在國際頂級期刊《Molecular Cell》（IF＝14．714，分子生物學1區）發表了題為“SOD1 Phosphorylation by mTORC1 Couples Nutrient Sensing and Redox Regulation”的研究論文。該研究揭示了細胞如何根據外界營養條件來調節胞內ROS水平進而調控細胞存活、生長和增殖進程的重要機制。
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所用到的主要方法
METHODS
1、蛋白表達純化及western檢測
2、免疫共沉淀法
3、二維凝膠電泳
4、DHE熒光探針檢測活性氧
5、三維球體培養
6、異種移植瘤試驗
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文章主要內容摘要
ABSTRACT
營養物質不僅是促進生物能量和生物合成的有機化合物，也是控制生長和代謝的關鍵化學信號。營養物質極大地影響了活性氧（ROS）的產生，ROS在正常生理和疾病中起著至關重要的作用。營養信號如何與氧化還原調節整合是一個有趣但尚未完全清楚的問題。本研究報道了超氧化物歧化酶1（SOD1）是雷帕霉素復合物1（MTORC1）營養信號傳遞的機械靶標的保守組分。mTORC1通過在酵母中的S39和人類的T40處可逆的磷酸化來調節SOD1的活性，從而調節ROS水平并防止DNA氧化損傷。進一步研究表明，SOD1激活增強了腫瘤細胞在缺血腫瘤微環境中的存活及生長，且對化療藥物順鉑造成的損傷具有保護作用。總之，這些發現確定了一種保守的機制，通過這種機制，真核生物可以動態地調節氧化還原，以響應不斷變化的營養條件。
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