87-OR: Eine PKA-mTORC1-Signalachse steuert die metabolische Homöostase über die Phosphorylierung von Raptor

Als kritische Mediatoren der zellulären Signalübertragung können der sekundäre Botenstoff cAMP und die damit verbundene Protein Kinase A (PKA) durch die Regulierung der Aktivität des mechanistischen Zielproteins von Rapamycin-Komplex 1 (mTORC1) wirken. Der Signalmechanismus und die physiologische Bedeutung, die dieser Regulation zugrunde liegen, sind jedoch noch nicht vollständig definiert. Unter Verwendung von Adipozyten als Modell zeigen wir, dass die PKA-Phosphorylierung von Ser791 in Raptor, dem definierten Bestandteil von mTORC1, für die Aktivierung von mTORC1 durch die Stimulation des β3-adrenergen Rezeptors (β3AR) erforderlich ist. Mäuse mit einer phospho-resistenten Raptor Ser791 zu Ala (S791A) Mutation spezifisch in Adipozyten (adS791A) zeigen eine beeinträchtigte Adipozyten-Braunfärbung nach der Behandlung mit dem β3AR-Agonisten CL-316,243 (CL). Sie entwickeln Adipozytenentzündungen, Fettleber und Insulinresistenz bei fettreichen Diäten. In nachfolgenden Studien zur hyperinsulinämischen-euglykemischen Clamp zeigen sie verringerte Glukoseinfusionsraten, erhöhte hepatische Glukoseproduktion und verringerte Glukoseaufnahme im Skelettmuskel. Mechanistisch dämpft die S791A-Mutation in Adipozyten die CL-induzierte mTORC1-Aktivität und führt zum Abbau des PPARγ-Proteins. Neben PPARγ ist auch der Spiegel des β3AR-Proteins in Raptor adS791A-Mäusen verringert. Wir haben PPARγ-Bindungsstellen sowie eine bekannte kritische C/EBPα-Stelle im β3AR-Promotor identifiziert, was darauf hindeutet, dass PPARγ zusammen mit C/EBPα ein transkriptioneller Regulator der β3AR-Expression sein könnte. Im Gegensatz dazu führt die Expression eines konstitutiv aktiven phospho-mimetischen Raptor Ser791 zu Asp (S791D) Mutanten in braunen Adipozyten zu transkriptomischen Veränderungen, die auf eine erhöhte PPARγ-Aktivität und ein verbessertes Genprogramm für die Thermogenese von Adipozyten hinweisen. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Phosphorylierung von Raptor S791 möglicherweise über einen PPARγ-abhängigen Mechanismus die Funktion von braunem Fettgewebe steuert. Insgesamt zeigt unsere Studie die funktionalen Konsequenzen der PKA-Phosphorylierung von Raptor im Metabolismus von Adipozyten und präsentiert einen neuartigen Mechanismus, durch den der cAMP-PKA-Weg das mTORC1-Signalnetzwerk steuert. Offenlegung F. Shi: Keine. D. Liu: Keine. W. Zhang: Keine. H.U. Patel: Keine. S. Shrestha: Keine. J. Cartailler: Keine. J. Li: Keine. S. Collins: Keine. Finanzierung National Institutes of Health (R01DK116625 an SC), American Heart Association (23CDA1048341 an FS)