El complejo Ragulator-Rag es un regulador de la señalización lisosomal y el tráfico en células eucariotas , que desempeña un papel importante en la regulación del metabolismo y el crecimiento celular en respuesta a la disponibilidad de nutrientes en la célula. [1] El complejo Ragulator-Rag está compuesto por cinco subunidades LAMTOR, que trabajan para regular el complejo MAPK y mTOR 1 . [2] Las subunidades LAMTOR forman un complejo con Rag GTPasa y v-ATPasa, que se asienta en los lisosomas de la célula y detecta la disponibilidad de aminoácidos. [1] Si el complejo Ragulator recibe señales de un recuento bajo de aminoácidos, iniciará el proceso de catabolización de la célula. Si hay una gran cantidad de aminoácidos disponibles para la célula, el complejo Ragulator indicará que la célula puede seguir creciendo. [1] Las proteínas ragulator vienen en dos formas diferentes: Rag A/Rag B y Rag C/Rag D. Estas interactúan para formar heterodímeros entre sí.
mTORC1 es un complejo dentro de la membrana lisosómica que inicia el crecimiento cuando lo promueve un estímulo, como factores de crecimiento. Una GTPasa es un componente clave en la señalización celular y, en 2010, se descubrieron cuatro complejos RAG dentro de los lisosomas de las células. En 2008, se pensó que estos complejos RAG ralentizarían la autofagia y activarían el crecimiento celular al interactuar con mTORC1. [3] Sin embargo, en 2010, se descubrió el Ragulator. Los investigadores determinaron que la función de este Ragulator era interactuar con los complejos RAG A, B, C y D para promover el crecimiento celular. Este descubrimiento también condujo al primer uso del término complejo "Rag-Ragulator", debido a la interacción entre estos dos. [4]
El nivel de aminoácidos, el crecimiento celular y otros factores importantes están influenciados por la vía del Complejo 1 de mTOR. En la superficie lisosomal, los aminoácidos señalan la activación de las cuatro proteínas Rag (RagA, RagB, RagC y RagD) para trasladar mTORC1 al sitio de activación. [5]
Un estudio de 2014 señaló que AMPK (proteína quinasa activada por AMP) y mTOR desempeñan funciones importantes en la gestión de diferentes programas metabólicos. También se descubrió que el complejo proteico v-ATPasa-Ragulator era esencial para la activación de mTOR y AMPK. El complejo v-ATPasa-Ragulator también se utiliza como sensor iniciador del estrés energético y sirve como sitio de acoplamiento endosómico para la activación de AMPK mediada por LKB1 mediante la formación del complejo v-ATPasa-Ragulator-AXIN/LKB1-AMPK. Esto permite un cambio entre catabolismo y anabolismo . [6]
En 2016, se estableció que RagA y Lamtor4 eran clave para el funcionamiento de la microglía y la regulación de la biogénesis dentro del lisosoma. Estudios adicionales también indican que el complejo Ragulator-Rag interactúa con proteínas distintas de mTORC1, incluida una interacción con v-ATPasa, que facilita las funciones dentro de la microglía del lisosoma. [7]
En 2017, se pensó que el Ragulator regulaba la posición del lisosoma e interactuaba con BORC, un complejo de múltiples subunidades ubicado en la superficie de la membrana lisosomal. [8] Tanto BORC como mTORC1 trabajan juntos en la activación de las GTPasas para cambiar la posición del lisosoma. Se concluyó que BORC y GTPasas compiten por un sitio de unión en la proteína LAMTOR 2 para reposicionar el lisosoma. [9]
Si bien las funciones intrincadas del complejo Ragulator-Rag no se comprenden completamente, se sabe que el complejo Ragulator-Rag se asocia con el lisosoma y desempeña un papel clave en la regulación de la señalización de mTOR (objetivo de rapamicina en mamíferos). [10] La señalización de mTOR es sensible a las concentraciones de aminoácidos en el citoplasma de la célula, y el complejo Ragulator funciona para detectar la concentración de aminoácidos y transmitir señales que activan o inhiben mTORC1 . [11]
El Ragulator, junto con las Rag GTPasas y v-ATPasas , son parte de una vía de identificación de aminoácidos y son necesarios para la localización de mTORC1 en la superficie del lisosoma. El Ragulator y las v-ATPasas residen en la superficie lisosomal. Las Rag GTPasas no pueden unirse directamente al lisosoma porque carecen de las proteínas necesarias para unirse a su bicapa lipídica, por lo que las Rag GTPasas deben anclarse al Ragulator. [12] El Ragulator está unido a la superficie a través de la V-ATPasa. [13] El Ragulator es una estructura cristalizada compuesta por cinco subunidades diferentes; LAMTOR 1, LAMTOR 2, LAMTOR 3, LAMTOR 4, LAMTOR 5. Hay dos conjuntos de heterodímeros obligados en el complejo, LAMTOR 2/3, que se encuentra justo encima de LAMTOR 4/5. [12] El dímero LAMTOR 1 no tiene la misma estructura que las otras subunidades. LAMTOR 1 rodea la mayoría de los dos heterodímeros , proporcionando soporte estructural y manteniendo los heterodímeros en su lugar. Cuando hay aminoácidos presentes, las subunidades se pliegan y colocan de tal manera que permiten que las Rag-GTPasas se anclen a su sitio de acoplamiento principal de LAMTOR 2/3 en el Ragulator. [12] Las Rag-GTPasas constan de dos conjuntos de heterodímeros; RAG A/B y RAG C/D. Antes de que las Rag-GTPasas puedan unirse al Ragulator, Rag A/B debe cargarse con GTP mediante factores de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF), y RAG C/D debe cargarse con GDP. [14] Una vez que las Rag-GTPasas se unen al complejo regulador, el mTORC1 se puede trasladar a la superficie del lisosoma. En la superficie lisosomal, mTORC1 se unirá a Rheb , pero solo si Rheb se cargó primero en un GTP a través de GEF. [13] Si la cantidad de nutrientes y la concentración de aminoácidos son suficientes, se activará mTORC1.
La membrana lisosomal es el área principal en la que se activa mTORC1. Sin embargo, puede ocurrir cierta activación en el aparato de Golgi y el peroxisoma. [15] En células de mamíferos, GTPasa RagA y RagB son heterodímeros con RagC y RagD, respectivamente. Cuando hay suficientes aminoácidos presentes, la GTPasa RagA/B se activa, lo que conduce a la translocación de mTORC1 desde el citoplasma a la superficie del lisosoma, a través del Raptor. Este proceso acerca a mTORC1 a Rheb lo suficientemente cerca como para que Rheb (1) provoque un cambio conformacional en mTORC1, lo que provoque un aumento en la renovación del sustrato, o (2) induzca la actividad quinasa de mTORC1. Los trapos no contienen secuencias dirigidas a la membrana y, como resultado, dependen de todo el complejo Ragulator-Rag para unirse al lisosoma, activando mTORC1. [16]
Si bien la mayoría de los aminoácidos activan indirectamente mTORC1 en los mamíferos, la leucina tiene la capacidad de activar directamente mTORC1 en células que carecen de aminoácidos. La levadura contiene LRS (leuciltRNA sintetasa), que es una molécula que puede interactuar con Rags, activando directamente la molécula. [16]
El complejo consta de cinco subunidades, [2] denominadas LAMTOR 1-5 ( adaptador endosomal/lisosomal tardío, activador mapk y mtor 1 ), sin embargo, varias tienen nombres alternativos.