综述:生长因子信号传导至TSC复合体调控mTORC1的进化历程

【字体: 时间:2025年07月09日 来源:Science Signaling 6.7

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  (编辑推荐)本综述揭示了生长因子通过磷酸化结节性硬化复合体(TSC)的TSC2亚基调控雷帕霉素靶蛋白复合体1(mTORC1)的分子机制,重点解析了TSC2非结构域环状区域的进化意义——这些仅在后生动物中出现的磷酸化富集区,为多细胞生物协调组织特异性生长代谢提供了信号整合平台。

  

生长因子信号与mTORC1调控的核心枢纽

作为细胞生长的中央调控器,雷帕霉素靶蛋白复合体1(mTORC1)通过整合生长因子刺激与细胞内营养状态来驱动生物量积累。最新冷冻电镜研究揭示,结节性硬化复合体(TSC)的TSC2亚基在此过程中扮演着"分子刹车"角色,其磷酸化状态直接决定mTORC1的活性开关。

TSC2磷酸化环状区的进化奥秘

在TSC蛋白复合体结构中,调控mTORC1的关键磷酸化位点集中分布于TSC2的非结构化环状区域。这些区域呈现三个显著特征:

  1. 未出现在低等生物中,与后生动物复杂体型进化同步出现
  2. 富含磷酸化位点却缺乏致病性错义突变
  3. 未形成保守结构域,在电镜结构中呈现动态模糊状态

信号整合的分子逻辑

生长因子通过诱导TSC2环状区多位点磷酸化,解除TSC复合体对Rheb GTP酶的抑制作用,进而激活mTORC1。这种设计实现了:

  • 信号多样性:不同生长因子可特异性磷酸化不同环状区段
  • 进化灵活性:非结构域区域更易产生适应性突变
  • 组织特异性调控:满足多细胞生物不同组织的差异化生长需求

疾病关联与治疗启示

值得注意的是,TSC2核心结构域的突变与结节性硬化症等疾病高度相关,而调控环状区则保持"突变宽容性"。这一发现为开发靶向mTORC1调控通路的药物提供了新思路——通过干预TSC2环状区磷酸化来精确调控细胞生长,可能成为治疗代谢性疾病和癌症的新策略。

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