趙 迪，朱燕婷，史道華

(福建省婦幼保健院藥劑科，福建福州350001)

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是連接多種信號(hào)通路的樞紐，其下游效應(yīng)蛋白可調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達(dá)及DNA 修復(fù)等。mTOR 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子HIF1α、c-Myc 和FoxO1 對(duì)調(diào)控細(xì)胞糖代謝起重要作用。其中，過(guò)表達(dá)HIF1α 和c-Myc 誘導(dǎo)糖代謝酶增加，上調(diào)腫瘤細(xì)胞糖酵解水平，為腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖提供能量。而活化的FoxO1 促進(jìn)機(jī)體糖異生，維持體內(nèi)血糖平衡。此外，mTOR 還可參與轉(zhuǎn)錄因子SREBPs、PPARγ/PPARα 及TFEB 介導(dǎo)的細(xì)胞脂類(lèi)代謝，與腫瘤、肥胖和脂肪肝等的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。因此，揭示mTOR 在基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控方式，可為腫瘤和代謝疾病的分子機(jī)制研究以及靶向治療藥物的研發(fā)提供新的思路。

1 mTOR 激酶

mTOR 是一類(lèi)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，根據(jù)結(jié)合蛋白的不同，分為mTOR 復(fù)合物1(mTORC1)和mTOR 復(fù)合物2(mTORC2)。mTORC1 對(duì)雷帕霉素敏感，感受胰島素、生長(zhǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)、能量和環(huán)境壓力的刺激，依賴(lài)結(jié)合蛋白R(shí)aptor，磷酸化下游底物S6K1 和4E-BP1，促進(jìn)蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的合成，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖［1-2］。mTORC2 對(duì)雷帕霉素不敏感，直接作用于AKT/PKB、SGK1 和PKC-α 調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架、細(xì)胞存活及代謝［1，3］。mTORC2 活化后，促進(jìn)Akt 在Thr308 位點(diǎn)的磷酸化，增加Akt 激酶活性，調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、代謝與凋亡。Rictor 是mTORC2 磷酸化AKT 的必需結(jié)構(gòu)［4］。

2 mTOR 介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控糖代謝

2.1 HIF1α

HIF-1α 是低氧條件下廣泛存在于機(jī)體內(nèi)的一種轉(zhuǎn)錄因子。HIF1α 高度活化是腫瘤細(xì)胞的特征之一，可上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(GLUT1)、己糖激酶(HK)和乳酸脫氫酶(LDHA)等基因的表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖的吸收，增加乳酸水平;還可增加丙酮酸脫氫酶激酶(PDK1)活性，抑制丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA，從而影響丙酮酸的有氧氧化［5］。研究證實(shí)，HIF1α蛋白表達(dá)的增加與mTORC1 活化密切相關(guān)。mTORC1 磷酸化4E-BP1，可促進(jìn)HIF1α 的mRNA 表達(dá)。同時(shí)，mTORC1 磷酸化S6K1，亦可正性調(diào)節(jié)HIF1α，但強(qiáng)度不及4EBP1 明顯［6］;此外，敲除Rictor基因的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(mouse embryonic fibroblast，MEF)，HIF1α 蛋白表達(dá)水平并無(wú)明顯變化，說(shuō)明mTORC2 與調(diào)節(jié)HIF1α 的作用無(wú)關(guān)［6］。

2.2 c-Myc

癌基因c-Myc 在腫瘤細(xì)胞內(nèi)處于高度活化的狀態(tài)，其編碼的轉(zhuǎn)錄因子c-Myc 調(diào)控細(xì)胞的增殖、代謝和轉(zhuǎn)移等過(guò)程［7］。c-Myc 活化可上調(diào)與葡萄糖吸收及糖酵解相關(guān)基因的表達(dá)，且與HIF1α 協(xié)同調(diào)節(jié)體內(nèi)糖代謝。c-Myc 活化還可增加谷氨酰胺代謝酶轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)，供給細(xì)胞增殖所需的營(yíng)養(yǎng)［8］。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)，激活的mTORC1 可磷酸化4E-BP1，啟動(dòng)c-Myc mRNA 的翻譯［9］。與HIF1α 不同的是，c-Myc 活性受mTORC2 調(diào)控。在惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，mTORC2促進(jìn)磷酸化Ⅱa 型類(lèi)組蛋白去乙酰酶抑制劑(class IIa histone deacetylases，HDACs)失活，導(dǎo)致FoxO1和FoxO3 乙?；种芻-Myc 大量釋放，增加細(xì)胞糖酵解。值得注意的是，該信號(hào)通路不依賴(lài)于AKT［10］。

2.3 FoxO1

在哺乳動(dòng)物中，根據(jù)O 亞基的不同，F(xiàn)orkhead轉(zhuǎn)錄因子家族可分為FoxO1、FoxO3、FoxO4 和FoxO6［11］。FoxO1 活化可上調(diào)磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinse，Pck1)和6-磷酸葡萄糖酶催化亞基(glucose-6-phosphatase catalytic subunit，G6pc)等基因的表達(dá)，促進(jìn)肝組織糖異生，提高體內(nèi)血糖水平。飲食誘導(dǎo)的糖尿病模型小鼠，F(xiàn)oxO1 過(guò)表達(dá)，糖異生明顯增加，糖耐量減弱［12］。活化的mTORC2-AKT 可磷酸化FoxO1 的S256 位點(diǎn)，使FoxO1 向細(xì)胞質(zhì)遷移，抑制其在核內(nèi)積累，導(dǎo)致FoxO1 失活［13］。

3 mTOR 介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控脂代謝

3.1 SREBPs

膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element-binding protein，SREBP)是介導(dǎo)生物體內(nèi)脂類(lèi)合成的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子。SREBPs 由SREBP-1a、SREBP-1c 和SREBP-2 組成，主要涉及胰島素刺激的脂肪酸合成及參與膽固醇合成［14］。SREBPs 為mTORC1 下游因子，mTORC1 可增加SREBPs 蛋白表達(dá)，還可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS)和未折疊蛋白質(zhì)應(yīng)答(unfolded protein response，UPR)，促進(jìn)SREBPs 在高爾基體內(nèi)的剪切修飾［14］。mTORC1 亦可磷酸化Lipin-1，阻止SREBPs 進(jìn)入核內(nèi)，抑制SREBPs 活性［15］。TSC2－/－MEF細(xì)胞基因沉默S6K1，可導(dǎo)致SREBPs 蛋白表達(dá)水平大幅下降［6］。除能獨(dú)立調(diào)控SREBPs 活性外，mTORC1 還可以與AKT 協(xié)同調(diào)節(jié)，但其產(chǎn)生的作用具有差異性。細(xì)胞敲除TSC2 后，高度活化的mTORC1 負(fù)反饋調(diào)節(jié)胰島素-AKT 信號(hào)通路，阻止SREBPs 轉(zhuǎn)移至高爾基體內(nèi)，使其活性降低，但mTORC1 本身對(duì)SREBPs 正調(diào)控占據(jù)主導(dǎo)地位，因此，總體表現(xiàn)為SREBPs 表達(dá)增加［14］。

3.2 PPARγ/PPARα

PPARγ(peroxisome proliferator-activated receptor γ)是細(xì)胞系內(nèi)受體，主要參與體內(nèi)脂肪酸生物合成［16］。在體外，抑制mTORC1 活性可阻止脂肪合成以及影響脂肪細(xì)胞的穩(wěn)定。mTORC1 促使4EBP1磷酸化增加PPARγ 翻譯［17］。Lipin1 亦是PPARγ 的活性放大劑，抑制mTORC1 即可抑制其活性，下調(diào)脂類(lèi)合成基因表達(dá)［18］。然而，在體內(nèi)過(guò)表達(dá)兩種復(fù)合物共有結(jié)合蛋白Deptor 抑制mTOR 信號(hào)通路時(shí)，脂類(lèi)合成反而增加，其機(jī)制與緩解mTORC1-S6K1高度活化導(dǎo)致的胰島素抵抗，活化Akt/PKB-PPARγ信號(hào)通路有關(guān)［19］。內(nèi)源性PPARγ 可抑制間質(zhì)干細(xì)胞和成骨細(xì)胞AKT/mTOR/p70S6K 的活性，降低成骨細(xì)胞分化，可見(jiàn)mTORC1 與PPARγ 存在互相調(diào)控作用［20］。

PPARα 是一種參與酮體合成的核內(nèi)受體?；罨痬TORC1 可降低PPARα 活性，減少酮體的合成。敲除Raptor，可逆轉(zhuǎn)這一作用［21］。mTORC1-PPARα信號(hào)通路與nCoR1(nuclear receptor corepressor 1)密切相關(guān)，nCoR1 是一種阻遏蛋白，其活性受mTORC1 調(diào)控。激活mTORC1 可誘導(dǎo)nCoR1 核內(nèi)積累，增加PPARα 活性以及基因表達(dá)，降低體內(nèi)酮體合成［21-22］。

3.3 TFEB

轉(zhuǎn)錄因子EB(bHLH leucine zipper transcription factor EB，TFEB)作為mTORC1 下游的調(diào)控因子，不僅在溶酶體生物合成、自噬和血管新生等方面發(fā)揮重要作用，還可促進(jìn)體內(nèi)脂類(lèi)分解。在氨基酸刺激下，V-ATPase (vacuolar H+-adenoside triphosphate ATPase)與Ragulator 相互作用，激活Rag-GTPase，使RagA/RagB 與GTP 結(jié)合，RagC/RagD 與GDP 結(jié)合，形成異二聚體，活化的Rag 蛋白招募mTORC1 到溶酶體表面，在Rheb(定位于溶酶體表面)作用下，激活mTORC1［4］。mTORC1 活化可磷酸化TFEB，使其與14-3-3 蛋白結(jié)合，定位于胞質(zhì)中，抑制TFEB 活性。細(xì)胞處于饑餓或壓力狀態(tài)時(shí)，mTORC1 從溶酶體表面釋放而失活，導(dǎo)致TFEB 去磷酸化，觸發(fā)其向細(xì)胞核內(nèi)遷移，恢復(fù)TFEB 活性，誘導(dǎo)脂代謝基因表達(dá)［23］。飲食誘導(dǎo)和基因遺傳性肥胖模型小鼠，TFEB 過(guò)表達(dá)，可明顯降低小鼠質(zhì)量。相反，在饑餓狀態(tài)下，敲除小鼠體內(nèi)TFEB 則明顯抑制脂類(lèi)分解［23］。TFEB 誘導(dǎo)脂類(lèi)分解基因表達(dá)增加與PGC1α(PPARγ co-activator 1α)和PPARα 有關(guān)，激活的TFEB 能誘導(dǎo)PGC1α 和PPARα 基因表達(dá)，增加脂肪酸β 氧化，促進(jìn)脂酸分解［24］。此外，亨廷頓氏舞蹈病小鼠體內(nèi)PGC1α 可介導(dǎo)TFEB 改善神經(jīng)退行性病變，說(shuō)明PGC1α 與TFEB 之間可能存在相互作用［25］。

4 展望

糖脂代謝作為機(jī)體能量的主要來(lái)源，如功能失?？烧T發(fā)多種疾病。mTOR 是機(jī)體代謝的樞紐信號(hào)分子，研發(fā)調(diào)控其下游轉(zhuǎn)錄因子活性的藥物，可為相關(guān)疾病的治療帶來(lái)新的曙光。此外，目前雖對(duì)mTORC1 信號(hào)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子活性有較多的研究，但對(duì)mTORC2 所調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子知之甚少，有待進(jìn)一步闡明。

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