NCB：溶酶体类GPCR蛋白GPR137B新进展

来源：BioArt

原标题：NCB ：溶酶体类GPCR蛋白GPR137B通过直接调节Rag GTPase来影响mTORC1定位和活性

溶酶体是细胞内负责物质降解和循环的细胞器，它在机体发育、代谢平衡及细胞稳态维持中发挥关键作用。以溶酶体为中心，细胞架构了一套整合外界胁迫应答，氨基酸代谢和相关基因转录调控的系统；而mTORC1是这套系统的关键调控元件【1】。mTORC1是一个蛋白激酶复合体；通过活化的Ragulator复合物被招募到溶酶体膜上并激活下游通路。mTORC1可磷酸化包括S6激酶（S6K）、翻译起始结合蛋白（4E-BP1）和负责自噬起始的ULK1蛋白等在内的下游底物，从而调节细胞细胞容量大小、蛋白翻译和自噬流量（图1）。胞内氨基酸和关键代谢底物：亮氨酸、精氨酸和SAM的水平可激活Ragulator，调控Rag GTPase和mTORC1的活性。同时溶酶体v-ATPase和氨基酸转运蛋白SLC39A8也参与调控mTORC1的活性（图1）。因此，一直以来mTORC1和溶酶体相关蛋白是神经退行性疾病和癌症的治疗靶点。

图1 mTORC1活性调控是营养感应通路的关键

近期，Nature Cell Biology在线发表了Stanford大学Tobias Meyer研究组的最新研究成果：The lysosomal GPCR-like protein GPR137B regulates Rag and mTORC1 localization and activity 。本文解析了一种崭新的调控mTORC1通路的方式，他们通过RNAi文库筛选分离鉴定了一个溶酶体膜蛋白GPR137B，GPR137B可直接结合Rag GTPase A-Rag A，增加其溶酶体的定位和动态活性，进而调控mTORC1。

本文研究中，作者通过筛选siRNA文库分离找到了GPR137B基因，siRNA降低其表达可抑制mTORC1在溶酶体上的定位和活性（图2）。进一步实验显示，在Rag A/B缺失的MEF细胞中，GPR137B过表达仍然不能恢复mTORC1的溶酶体定位；在含有持续激活Rag A蛋白的细胞中，降低GPR137B表达难以解离mTORC1的溶酶体定位。两个方向的证据提示GPR137B蛋白可能通过Rag GTPase来调节mTORC1的激活。

图2 GPR37B表达降低影响mTORC1的溶酶体定位

接下来，作者深入分析了GPR137B的作用模式。在GPR137B稳定表达的细胞株中，通过免疫共沉淀检测了相互作用蛋白，发现GPR137B和Rag A有相互作用。同时，还发现在缺乏氨基酸的情况下，GPR137B的过表达仍然能激活Rag；而GPR137B敲低可影响Rag对mTORC1的激活，进一步提示该蛋白对Rag A有直接调控作用。

RagGTPase A活化相应激活了mTORC1的溶酶体定位和活化。同时，作者还发现随着mTORC1溶酶体定位和活性的增加，Rag A/C会从溶酶体膜上解离下来，表明Rag A/C有一个快速激活-解离的动态循环过程。因此在持续激活的Rag A CA表达的细胞中，溶酶体定位的Rag C 被FRAP之后信号回复迅速（图3）。在GPR137B表达的细胞中，Rag C的信号也非常迅速（图3），证明了GPR137B不仅激活Rag的活性和溶酶体定位，还促进了Rag的动态循环过程。

图3 GPR137B增加Rag A/C在溶酶体上的动态循环

本文作者鉴定了新的溶酶体跨膜蛋白GPR137B；通过详实的实验揭示了一种全新调节Rag的活性和其溶酶体定位的作用模式。GPR137B的发现为溶酶体相关疾病提供了新的治疗靶点。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41556-019-0321-6

参考文献

1. Saxton, R. A. & Sabatini,D. M. mTOR signaling in growth, metabolism, and disease. Cell 169, 361–371(2017).