Spatio-temporal regulation of mTORC1 signaling in normal and disease states

正常和疾病状态下 mTORC1 信号传导的时空调节

基本信息

  • 批准号:
    10408711
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-25 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY The molecular mechanisms through which cells sense nutrients remain largely unknown, but their elucidation is key to our understanding of metabolic regulation both in normal and disease states. At the center of nutrient sensing and growth regulation is an ancient protein kinase known as the mechanistic Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1). In response to the combined action of metabolic inputs such as nutrients, growth factors, energy and oxygen, mTORC1 translocates from the cytoplasm to the surface of lysosomes, where it becomes activated. Accumulating evidence indicates that aberrant mTORC1 activation at the lysosome could be a driving force in diseases ranging from cancer to type-2 diabetes to neurodegeneration. Lysosomal translocation and activation of mTORC1 requires the heterodimeric Rag guanosine triphosphatases (GTPases), which together with the pentameric Ragulator complex, form a nutrient-regulated scaffolding complex that physically anchors mTORC1 to the lysosomal surface. Combining dynamic imaging in cells with biochemical reconstitution and structural approaches, we recently discovered that the Ragulator-Rag complex is not static but is rather actively remodeled by nutrients, leading to spatial cycling of the Rag GTPases between the lysosomal surface and the cytoplasm. In turn, Rag cycling places a limit on the efficiency of mTORC1 capture and may facilitate its inactivation when nutrient levels fall. Importantly, Rag cycling is altered by cancer-specific mutations that affect mTORC1 signaling. Based on these findings, we hypothesize that spatial-temporal regulation of mTORC1 scaffolding is a novel and unrecognized mechanism to modulate the potency and selectivity of mTORC1 signaling responses, and that its disruption may drive the aberrant growth of mTORC1-driven cancers, including renal cell carcinoma and lymphoma. We will test this hypothesis via two highly complementary and innovative research aims. First, we will employ structure-guided mutagenesis to dissect the mechanisms that govern the assembly of the mTORC1- scaffolding complex in response to changing nutrient inputs. Second, we will characterize the mechanism of action of new-generation compounds we recently discovered, which block the assembly of the lysosomal mTORC1 scaffolding complex, and determine their ability to inhibit the metabolism and growth of mTORC1- driven cancers. Collectively, the proposed studies will generate new knowledge on the spatial-temporal regulation of mTORC1 signaling, and point the way to novel strategies to manipulate mTORC1 signaling in both normal and disease states.
项目概要 细胞感知营养物质的分子机制仍然很大程度上未知,但它们的 阐明是我们理解正常和疾病状态下代谢调节的关键。在中心 营养感应和生长调节是一种古老的蛋白激酶,被称为机械靶标 雷帕霉素复合物 1 (mTORC1)。为了响应营养物质等代谢输入的综合作用, 生长因子、能量和氧气,mTORC1从细胞质易位到溶酶体表面, 它被激活的地方。越来越多的证据表明 mTORC1 的异常激活 溶酶体可能是癌症、2 型糖尿病和神经退行性疾病等疾病的驱动力。 mTORC1 的溶酶体易位和激活需要异二聚体 Rag 鸟苷 三磷酸酶 (GTPase) 与五聚 Ragulator 复合物一起形成营养调节因子 将 mTORC1 物理锚定到溶酶体表面的支架复合物。结合动态成像 细胞与生化重建和结构方法,我们最近发现 Ragulator-Rag 复合体不是静态的,而是通过营养物质积极重塑,导致 Rag 的空间循环 溶酶体表面和细胞质之间的 GTP 酶。反过来,抹布骑行也限制了 mTORC1 捕获的效率,并可能在营养水平下降时促进其失活。重要的是,拉格 影响 mTORC1 信号传导的癌症特异性突变会改变循环。基于这些发现,我们 假设 mTORC1 支架的时空调节是一种新颖且未被认识的机制 调节 mTORC1 信号反应的效力和选择性,其破坏可能会驱动 mTORC1 驱动的癌症的异常生长,包括肾细胞癌和淋巴瘤。 我们将通过两个高度互补和创新的研究目标来检验这一假设。首先,我们将 采用结构引导诱变来剖析控制 mTORC1- 组装的机制 脚手架复合体响应不断变化的营养输入。其次,我们将描述其机制 我们最近发现的新一代化合物的作用,可以阻止溶酶体的组装 mTORC1支架复合物,并测定其抑制mTORC1-代谢和生长的能力 驱动癌症。 总的来说,所提出的研究将产生关于时空调控的新知识 mTORC1 信号传导,并为在正常和正常情况下操纵 mTORC1 信号传导的新策略指明了道路 疾病状态。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Lysosome at the Intersection of Cellular Growth and Destruction.
溶酶体位于细胞生长和破坏的交叉点。
  • DOI:
    10.1016/j.devcel.2020.06.010
  • 发表时间:
    2020-07-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Shin HR;Zoncu R
  • 通讯作者:
    Zoncu R
NPC1-mTORC1 Signaling Couples Cholesterol Sensing to Organelle Homeostasis and Is a Targetable Pathway in Niemann-Pick Type C.
NPC1-mTORC1 信号传导将胆固醇感应与细胞器稳态结合起来,是 Niemann-Pick C 型中的一个靶向途径。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Davis, Oliver B;Shin, Hijai R;Lim, Chun;Wu, Emma Y;Kukurugya, Matthew;Maher, Claire F;Perera, Rushika M;Ordonez, M Paulina;Zoncu, Roberto
  • 通讯作者:
    Zoncu, Roberto
Picking the arginine lock on PQLC2 cycling.
撬开 PQLC2 循环中的精氨酸锁。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Jain, Aakriti;Zoncu, Roberto
  • 通讯作者:
    Zoncu, Roberto
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Roberto Zoncu其他文献

Roberto Zoncu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Roberto Zoncu', 18)}}的其他基金

Molecular Mechanisms of Organelle-based Metabolic Signaling
基于细胞器的代谢信号传导的分子机制
  • 批准号:
    10623647
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
Spatio-temporal regulation of mTORC1 signaling in normal and disease states
正常和疾病状态下 mTORC1 信号传导的时空调节
  • 批准号:
    10174962
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
Molecular mechanisms for lipid sensing by mTORC1
mTORC1 脂质传感的分子机制
  • 批准号:
    10393506
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
ENGINEERING ORGANELLE FUNCTION TO REWIRE CANCER CELL METABOLISM
改造细胞器功能以重新连接癌细胞代谢
  • 批准号:
    8756590
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:

相似国自然基金

抗原非特异性B细胞进入生发中心并实现亲和力成熟的潜力与调控机制
  • 批准号:
    32370941
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于胞内蛋白亲和力标记策略进行新型抗类风湿性关节炎的选择性OGG1小分子抑制剂的发现
  • 批准号:
    82304698
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向免疫疗法标志物识别的基于多特征融合的肽与MHC亲和力预测研究
  • 批准号:
    62302277
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
DNA四面体限域辅助的高亲和力铅笔芯微电极用于早期癌症精准诊断研究
  • 批准号:
    22304062
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于计算生物学技术小分子农兽药残留物驼源单域抗体虚拟筛选与亲和力成熟 -以内蒙古阿拉善双峰驼为例
  • 批准号:
    32360190
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

Rational Design from Cryo-EM Structures of High-Affinity Ryanodine Receptor Ligands Based on Natural Peptides
基于天然肽的高亲和力兰尼定受体配体的冷冻电镜结构的合理设计
  • 批准号:
    10729564
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
Advancing Development of Novel Immunotherapy for Chemotherapy-induced Peripheral Neuropathy (CIPN)
推进化疗引起的周围神经病变 (CIPN) 的新型免疫疗法的发展
  • 批准号:
    10588384
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
Mechanisms of HIV fitness and drug resistance inferred from high-resolution molecular dynamics and sequence co-variation models
从高分辨率分子动力学和序列共变模型推断出 HIV 适应性和耐药性的机制
  • 批准号:
    10750627
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
A novel genetic mutation reveals the molecular and cellular mechanisms of severe recurrent skin inflammation
一种新的基因突变揭示了严重复发性皮肤炎症的分子和细胞机制
  • 批准号:
    10679177
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
Quantifying proteins in plasma do democratize personalized medicine for patients with type 1 diabetes
量化血浆中的蛋白质确实使 1 型糖尿病患者的个性化医疗民主化
  • 批准号:
    10730284
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.4万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了