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.
Parole chiave
Via mTOR, complesso di proteine, caratterizzazione strutturale, progettazione di farmaci, Baculovirus
