TOR信号通过调控GPCR内吞抑制酵母交配通路的新机制

本研究揭示了TOR信号通路在调控G蛋白偶联受体（GPCR）膜定位及交配信号传导中的关键作用。研究人员通过荧光显微技术和酵母遗传学方法，发现TORC1抑制会通过TORC2-Ypk1-α-arrestin轴驱动Ste2受体内吞，并首次证实自噬蛋白Atg8参与活性受体向液泡的靶向运输。该研究阐明了营养状态与细胞通讯信号整合的保守机制，为GPCR相关疾病治疗提供了新视角。

　　

在真核生物细胞中，TOR（雷帕霉素靶蛋白）激酶复合物和G蛋白偶联受体（GPCR）是两大关键信号枢纽，分别负责感知营养状态和细胞外环境变化。虽然GPCR对TOR的调控已被广泛研究，但TOR如何反向调控GPCR却鲜为人知。酿酒酵母的交配系统为研究这类调控提供了理想模型，其交配过程由Ste2和Ste3等GPCR介导，但持续激活会导致细胞死亡风险增加和生物适应性下降。因此，细胞必须建立有效的受体下调机制来终止信号传导。

来自缅因大学分子与生物医学系的Nicholas R. Leclerc等人在《Journal of Biological Chemistry》发表的研究，首次系统揭示了TOR信号通过调控GPCR内吞抑制酵母交配通路的分子机制。研究人员发现营养匮乏会触发TORC1抑制，进而通过TORC2-Ypk1-α-arrestin信号轴驱动Ste2受体的内吞，并首次证实自噬核心蛋白Atg8参与将活性受体靶向输送至液泡（lysosome）的过程。这项研究不仅阐明了营养状态与交配信号的整合机制，更为哺乳动物GPCR调控提供了进化保守的新见解。

研究主要采用以下关键技术：1）活细胞荧光显微成像技术定量分析GPCR膜定位；2）酵母遗传学方法构建15种基因缺失突变体进行功能筛选；3）β-半乳糖苷酶报告基因检测交配通路转录活性；4）定量交配实验评估生理功能输出；5）激光共聚焦显微技术解析受体液泡靶向过程。所有实验均使用酿酒酵母BY4741/4742模式菌株。

【营养可用性调控交配GPCR Ste2的膜表面呈现】

通过稳态培养和氮饥饿实验发现，营养匮乏可使Ste2膜定位减少62%-66%，且该过程具有可逆性。表明营养状态直接决定受体空间分布。

【TORC1改变Ste2质膜水平】

雷帕霉素抑制TORC1活性使Ste2膜定位降低60%，而对糖受体Gpr1无影响，质子泵Pma1甚至出现16%增加。证明TORC1特异性调控交配受体内吞。

【TORC1抑制抑制交配能力】

雷帕霉素处理使交配成功率从78%降至53%，且最大转录输出（E_max）降低26%，表明TOR信号直接调控交配生理功能。

【TORC1依赖性内吞通过网格蛋白介导内吞（CME）和TORC2信号实现】

遗传筛选发现内吞需要End3、α-arrestins（Rod1/Rog3）和Ypk1参与。截断实验证实Ste2 C末端为必需结构域，而Avo3^T1273突变体实验证明TORC2是核心调控节点。

【Ypk1抑制信息素诱导的交配转录】

Ypk1缺失使交配转录活性增强433%，EC₅₀降低39%，表明其是交配通路的强力负调控因子。

【自噬蛋白Atg8促进TORC1诱导的Ste2内吞】

Atg8缺失显著增加Ste2膜定位，共聚焦显微显示atg8Δ突变体中空液泡比例增加4倍，证明自噬 machinery参与受体液泡靶向。

研究结论表明，TOR信号通过双重机制调控GPCR：在配体非依赖情境中，营养匮乏通过TORC1-TORC2-Ypk1轴触发受体内吞；在配体激活情境中，自噬 machinery协助受体降解。这种调控机制在进化上高度保守，提示哺乳动物可能存在类似通路。该研究不仅深化了对细胞信号整合机制的理解，更为GPCR相关疾病（如心力衰竭和癌症）的治疗提供了新靶点。由于GPCR是人类药物开发的最大靶点类别，TOR信号对GPCR的调控机制可能为相关药物研发带来新的思路。