参与mTOR信号通路调控的小G蛋白及与效应蛋白复合物的结构与功能的研究

mTOR 是一种多功能激酶，属于磷酸肌醇激酶相关的激酶家族。mTOR信号转导通路是一个与细胞生长、增殖和代谢密切相关的重要通路，它的异常与许多人类疾病相关，如癌症、糖尿病等。已发现多种小G蛋白参与了mTOR信号通路的调控，包括Rheb、RagA、RagB、RagC、RagD和Rab5等。本项目拟以这些小G蛋白及其效应蛋白Rabex-5和Rabaptin-5，以及酵母中Rag家族同源蛋白GTR1和GTR2及其效应蛋白Ego1、Ego3、Ltv1等蛋白和蛋白复合物为研究对象，运用结构生物学、生物化学和分子生物学等方法，积极开展蛋白质和蛋白质复合物的结构和功能研究，阐述这些小G蛋白在mTOR信号通路中生物功能的分子基础、相互作用网络关系和调控机制，探讨它们的功能失调与疾病的发生和发展的关系和分子机理。

该课题总体进展良好，研究工作按计划完成，很好地完成了课题任务书上的研究内容，达到了预期指标。在本课项目经费的支持下，解析酵母中TOR信号通路中的关键调控因子Ego3和人源mTOR信号通路中重要调控蛋白复合物Mp1-p14的晶体结构。我们发现Ego3是人源细胞中Mp1-p14在酵母中的同源蛋白，与Mp1-p14和Gtr1-Gtr2的构象非常相似，以同源二聚体形式发挥功能，其中参与二聚体形成的作用界面高度保守并且对于Ego3发挥功能是必须的；破坏二聚体的构象会影响Ego3与TOR信号通路中其他蛋白包括Ego1、Gtr1和Gtr2的结合；同时我们还发现Ego3结构上潜在的与Gtr1-Gtr2的结合位点。最后，我们提出了Ego3在TOR1信号通路中发挥功能的机制。该项研究成果发表在《STRUCTURE》杂志上。此外，我们还开展了小G蛋白RagA/C和调控蛋白p18-Mp1-p14三元复合作用的结构和功能研究，目前已经纯化到多种稳定的蛋白复合物，并开展结晶条件的筛选工作。我们希望通过后续的研究工作解析出这些复合物的结构，并开展进一步的结果和功能分析，阐明这些复合物在mTOR信号通路中发挥功能的分子机制。上述研究结果不仅可以加深我们对TOR信号传导通路中重要调控因子Ego3的结构与功能、Ego3与其它调控蛋白例如Ego1、Gtr1和Gtr2的相互作用机制的了解，而且将有助于作为新的药物靶标开发药物，并且对于我们后续的研究工作奠定了坚实的基础。