Delineare strutturalmente la via mTOR
La crescita e la proliferazione cellulari sono processi fondamentali strettamente regolati tramite reti complesse di vie di segnalazione che rispondono a segnali ambientali. La via mTOR, chinasi serina/treonina, è una via cruciale per il rilevamento di nutrienti ed energia, che reagisce allo stato di energia intracellulare. Tramite complessi composti da più sub-unità mTOR rileva i livelli di aminoacidi e ossigeno nella cellula e integra i segnali extracellulari per controllare la dimensione e la proliferazione cellulari. Inoltre risponde ai fattori di crescita per regolare la sopravvivenza cellulare e l’organizzazione del citoscheletro. Nell’uomo la deregolazione della via mTOR è associata a disturbi quali obesità, diabete e cancro. Sebbene diversi aspetti della via siano noti, la mancanza di strutture ad alta risoluzione impedisce una comprensione completa dell’assemblaggio, della funzione e della regolazione della proteina complessa. In questo contesto il progetto MTOR_COMPLEXES (Structural and biophysical characterization of the human mTOR kinase and its signaling complexes), finanziato dall’UE, ha deciso di ottenere informazioni strutturali sui complessi di segnalazione mTORC1 e mTORC2. A tal fine i ricercatori hanno utilizzato un sistema di espressione multigene basato su baculovirus per produrre i diversi componenti di mTORC. Notevoli sforzi sono stati dedicati anche all’ottimizzazione delle condizioni di espressione e purificazione, e gli scienziati hanno testato differenti resine di purificazione per affinità e metodi di cromatografia di esclusione dimensionale. L’mTORC1 purificata era cataliticamente attiva ed è stata sottoposta a caratterizzazione biofisica tramite dispersione statica della luce. Per procedere alla precisa determinazione della struttura gli scienziati hanno utilizzato un approccio che combina spettrometria di massa con cross linking (XL-MS) con microscopia crioelettronica e contrasto negativo. I risultati hanno confermato la natura di dimero di mTORC1 e hanno rivelato una disposizione testa-coda dei due componenti. In generale lo studio MTOR_COMPLEXES è riuscito a impostare un processo per generare complessi mTOR completamente assemblati. Si tratta di un importante prerequisito per riuscire in futuro a determinarne la struttura a risoluzione più alta. Considerando le implicazioni della via mTOR nella malattia umana, tali informazioni strutturali sono essenziali per progettare strategie farmaceutiche.
