História
mTORC1 é um complexo dentro da membrana do lisossomo que inicia o crescimento quando promovido por um estímulo, como fatores de crescimento. Uma GTPase é um componente chave na sinalização celular, e havia, em 2010, quatro complexos RAG descobertos dentro dos lisossomos das células. Em 2008, pensava-se que esses complexos RAG diminuiriam a velocidade da autofagia e ativariam o crescimento celular interagindo com o mTORC1. No entanto, em 2010, o Ragulator foi descoberto. Os pesquisadores determinaram que a função deste Ragulator era interagir com os complexos RAG A, B, C e D para promover o crescimento celular. Esta descoberta também levou ao primeiro uso do termo complexo "Rag-Ragulator", devido à interação entre estes dois.
O nível de aminoácidos, o crescimento celular e outros fatores importantes são influenciados pela via do Complexo mTOR 1. Na superfície lisossomal, os aminoácidos sinalizam a ativação das quatro proteínas Rag (RagA, RagB, RagC e RagD) para translocar o mTORC1 para o local de ativação.
Um estudo de 2014 observou que a AMPK (proteína quinase ativada por AMP) e o mTOR desempenham papéis importantes no gerenciamento de diferentes programas metabólicos. Também foi descoberto que o complexo proteico v-ATPase-Ragulator era essencial para a ativação de mTOR e AMPK. O complexo v-ATPase-Ragulator também é usado como um sensor iniciador para estresse energético e serve como um local de ancoragem endossomal para ativação de AMPK mediada por LKB1, formando o complexo v-ATPase-Ragulator-AXIN/LKB1-AMPK. Isso permite uma alternância entre catabolismo e anabolismo.
Em 2016, foi estabelecido que RagA e Lamtor4 eram fundamentais para o funcionamento da microglia e regulação da biogênese dentro do lisossomo. Outros estudos também indicam que o complexo Ragulator-Rag interage com proteínas além do mTORC1, incluindo uma interação com v-ATPase, que facilita funções dentro da microglia do lisossomo.
Em 2017, pensava-se que o Ragulator regulava a posição do lisossomo e interagia com o BORC, um complexo multi-subunidade localizado na superfície da membrana lisossomal. Tanto o BORC quanto o mTORC1 trabalham juntos na ativação das GTPases para mudar a posição do lisossomo. Concluiu-se que BORC e GTPases competem por um local de ligação na proteína LAMTOR 2 para reposicionar o lisossomo.
Função
Embora as funções intrincadas do Complexo Ragulator-Rag não sejam totalmente compreendidas, sabe-se que o Complexo Ragulator-Rag se associa ao lisossomo e desempenha um papel fundamental na regulação da sinalização mTOR (alvo da rapamicina em mamíferos). A sinalização mTOR é sensível às concentrações de aminoácidos no citoplasma da célula, e o complexo Ragulator trabalha para detectar a concentração de aminoácidos e transmitir sinais que ativam, ou inibem, o mTORC1 [en].
O Ragulator, juntamente com as Rag GTPases e v-ATPases, fazem parte de uma via de identificação de aminoácidos e são necessários para a localização do mTORC1 na superfície do lisossomo. O Ragulator e as v-ATPases residem na superfície lisossomal. As Rag GTPases não podem ser ligadas diretamente ao lisossomo porque carecem das proteínas necessárias para se ligar à sua bicamada lipídica, então as Rag GTPases devem ser ancoradas ao Ragulator. O Ragulator está ligado à superfície através da v-ATPase. O Ragulator é uma estrutura cristalizada composta por cinco subunidades diferentes; LAMTOR 1, LAMTOR 2, LAMTOR 3, LAMTOR 4, LAMTOR 5. Existem dois conjuntos de heterodímeros obrigatórios no complexo, LAMTOR 2/3, que fica logo acima de LAMTOR 4/5. O dímero LAMTOR 1 não tem a mesma estrutura que as outras subunidades. LAMTOR 1 envolve a maior parte dos dois heterodímeros, fornecendo suporte estrutural e mantendo os heterodímeros no lugar. Quando aminoácidos estão presentes, as subunidades são dobradas e posicionadas de tal forma que permitem que as Rag-GTPases sejam ancoradas ao seu local de ancoragem primário de LAMTOR 2/3 no Ragulator. As Rag-GTPases consistem em dois conjuntos de heterodímeros; RAGs A/B e RAGs C/D. Antes que as Rag-GTPases possam se ligar ao Ragulator, Rag A/B deve ser carregado com GTP via fatores de troca de nucleotídeo de guanina (GEFs), e RAG C/D deve ser carregado com GDP. Uma vez que as Rag-GTPases estejam ligadas ao complexo regulador, o mTORC1 pode ser translocado para a superfície do lisossomo. Na superfície lisossomal, o mTORC1 então se ligará ao Rheb, mas apenas se o Rheb tiver sido carregado primeiro com um GTP via GEFs. Se a quantidade de nutrientes e a concentração de aminoácidos forem suficientes, o mTORC1 será ativado.
Ativação do mTORC1
A membrana lisossomal é a principal área em que o mTORC1 é ativado. No entanto, alguma ativação pode ocorrer no aparelho de Golgi e no peroxissomo. Em células de mamíferos, GTPase RagA e RagB são heterodímeros com RagC e RagD, respectivamente. Quando aminoácidos suficientes estão presentes, a GTPase RagA/B torna-se ativada, o que leva à translocação do mTORC1 do citoplasma para a superfície do lisossomo, via Raptor. Este processo traz o mTORC1 para uma proximidade suficiente do Rheb para que o Rheb possa (1) causar uma mudança conformacional no mTORC1, levando a um aumento no turnover de substrato, ou (2) induzir a atividade quinase do mTORC1. Rags não contêm sequências de direcionamento de membrana e, como resultado, dependem de todo o Complexo Ragulator-Rag para se ligar ao lisossomo, ativando o mTORC1.
Enquanto a maioria dos aminoácidos ativa indiretamente o mTORC1 em mamíferos, a leucina tem a capacidade de ativar diretamente o mTORC1 em células que estão esgotadas de aminoácidos. A levedura contém LRS (leucil-tRNA sintetase), que é uma molécula que pode interagir com Rags, ativando diretamente a molécula.
