雷帕霉素作用
雷帕霉素是一种有效的抗生素，由吸水链霉菌从Rapa-Nui（复活节岛）采集的土壤样本中分离出来(156). 雷帕霉素的药用潜力最初是在新型抗真菌药物的筛选中发现的。很久以后，人们发现雷帕霉素具有免疫抑制活性，因为它能够阻止T细胞的生长和增殖(136,142). 最近，人们发现雷帕霉素具有抗癌特性(57,70,73).
雷帕霉素以高亲和力结合12-kDa FK506结合蛋白（FKBP12）。FKBP12最初在体外被鉴定为FK506的受体，FK505是一种与雷帕霉素结构相关的免疫抑制剂，后来被证明是一种细胞质肽基脯氨酸轮状酶(62,135). 观察到酿酒酵母缺乏FKBP12的突变体是可行的，并且对雷帕霉素毒性具有抵抗力，雷帕霉素类似物仍然结合并抑制FKBP1 2轮状酶活性，但没有免疫抑制，这表明FKBP2不是雷帕霉素阻止生长的靶点(14,63,64,90,135,164). 相反，FKBP12雷帕霉素复合物是一种毒性物质，然后作用于另一个靶点以抑制细胞生长。
发现两种基因的显性突变任务大纲1(TOR1-1型，Ser1972Arg）或任务大纲2(TOR2-1型，Ser1975Ile）对雷帕霉素的生长抑制特性具有完全的抗性，并且这种突变阻止FKBP12雷帕霉素与TOR的结合，这表明TOR是雷帕霉素阻断细胞生长的相关靶标(19,63,101,145,171). 最后，观察到TOR功能的丧失酿酒酵母模拟雷帕霉素治疗表明FKBP12-雷帕霉素抑制TOR功能(92). 下面将详细介绍雷帕霉素的作用方式以及这种作用方式的进化保守性。
TOR在低等和高等真核生物中得到证实
酵母中TOR的原始鉴定后酿酒酵母TOR在真菌、哺乳动物、苍蝇、蠕虫和植物中被鉴定，表明TOR在所有真核生物中都是保守的。在机会性真菌病原体中新生隐球菌，一任务大纲1用简并PCR克隆同源物，用测序表达的序列标签检测TOR2同源物(36). 此外，aC.新生代基于其与TOR1中FKBP12-雷帕霉素结合域相互作用的能力，克隆了FKBP12同源物(36). 这些发现表明，雷帕霉素的抗真菌活性C.新生代通过涉及FKBP12和TOR同源物的保守复合物介导。最近，一种TOR1同源物也在真菌病原体中被鉴定和表征白色念珠菌(37)、和TOR1和TOR2同源物已在裂变酵母中鉴定和表征葡萄裂殖酵母(161,162).
不像大多数低等真核生物，它们含有两种任务大纲基因，高等真核生物似乎只有一个任务大纲基因。在高等真核生物中发现的第一个TOR是哺乳动物TOR（mTOR；也称为FRAP、RAFT和RAPT）。mTOR是根据其与FKBP12-雷帕霉素复合物在体外相互作用的能力发现的(18,127,128)或通过双混合屏幕(29). 随后的证明表明，构建的mTOR变异体包含与先前鉴定的酵母类似的突变（Ser2035Ile）TOR2-1型突变（Ser1975Ile）使哺乳动物细胞对雷帕霉素产生耐药性，表明mTOR是FKBP12-雷帕霉素的体内靶点，并且雷帕霉素在酵母和哺乳动物中的作用是保守的(19). 最近黑腹果蝇突变体及其序列测定秀丽隐杆线虫和拟南芥基因组允许克隆和表征任务大纲基因(数据任务大纲,CeTOR公司、和AtTOR公司分别）(106,114,169; J.Avruch和F.Mueller，个人通信CeTOR公司).
这个酿酒酵母TOR1和任务大纲2基因编码两个大的（约280kDa）和高度同源的（67%相同的）TOR1和TOR2蛋白。从相似性来看，TOR1和TOR2在功能上是冗余的。然而，TOR2还有一个TOR1无法执行的附加功能（见下文）。在S.pombe公司，两个TOR蛋白Tor1和Tor2彼此有52%的相同性，与酿酒酵母TOR1和TOR2蛋白(161). mTOR、dTOR、CeTOR和AtTOR与酿酒酵母TOR蛋白(114,169)（表).
表1。
| TOR蛋白 | %身份
|
|---|
| 斯科特1 | 斯科特2 | 速度1 | 斯普托2 | 连接器1 | CeTOR公司 | AtTOR公司 | 数据任务大纲 | mTOR公司 |
|---|
| 斯科特1 | — | 67 | 42 | 47 | 39 | 28 | 36 | 37 | 38 |
| 斯科特2 | | — | 43 | 48 | 40 | 28 | 38 | 38 | 40 |
| 斯珀托1 | | | — | 52 | 42 | 28 | 38 | 40 | 42 |
| 斯珀托2 | | | | — | 44 | 29 | 42 | 42 | 44 |
| 连接器1 | | | | | — | 26 | 35 | 38 | 39 |
| CeTOR公司 | | | | | | — | 28 | 32 | 35 |
| AtTOR公司 | | | | | | | — | 38 | 40 |
| 数据任务大纲 | | | | | | | | — | 53 |
| mTOR公司 | | | | | | | | | — |
TOR的域结构
所有TOR蛋白的共同特征是一个保守的C末端区域，与磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和磷脂酰肌糖醇4-激酶（图。). 这种特征性磷脂酰肌醇激酶（PIK）同源结构域的存在定义了一个称为PIK相关激酶的TOR相关激酶家族。除TOR外，该家族还包括哺乳动物ATM（共济失调毛细血管扩张症突变）、ATR（共济失衡毛细血管扩张相关）、DNA依赖性蛋白激酶、果蝇属mei-41和酵母MEC1、RAD53和TEL1蛋白（有关最新综述，请参阅参考文献2). 所有这些蛋白质都参与多种细胞功能，如控制细胞生长、调节细胞周期进程、DNA损伤检查点、重组和维持端粒长度。尽管与脂激酶有显著同源性，但任何PIK相关激酶均未表现出脂激酶活性。然而，据报道，酵母和哺乳动物的TOR表现出Ser/Thr蛋白激酶活性（见下文）。遗传研究酿酒酵母揭示了TOR激酶结构域的完整性对TOR功能至关重要(三,67,92,171).
TOR激酶的结构。描述了TOR蛋白中保守的功能域，包括N末端HEAT重复序列、中央FAT域和C末端FKBP-rapamycin结合（FRB）、激酶和FATC域。氨基酸。
激酶结构域的N末端，TOR包含大约100个氨基酸的潜在调节区，即FKBP12-雷帕霉素结合（FRB）结构域（图。). FRB域在TOR中的位置最初确定于酿酒酵母通过任务大纲1和任务大纲2阻止FKBP12-雷帕霉素结合并产生显性雷帕霉素耐药性的点突变(22,67). FRB结构域是能够结合FKBP12-雷帕霉素的最小蛋白质结构域，然后通过对该区域的缺失分析来定义mTOR公司对应于中的区域S.cerevisiae任务大纲包含雷帕霉素耐药突变(28). 雷帕霉素原耐药情况分析任务大纲等位基因显示Ser残基（Ser1972TOR1和Ser中1975在TOR2中）对TOR与FKBP12-雷帕霉素复合物的相互作用很重要(22,67,145). 酵母Ser1972/1975在mTOR中是保守的(18,127). 随后的遗传学研究发现了另外两个残基（Trp2042和Phe2049在TOR2中）也在mTOR中保守，在FKBP12雷帕霉素与酵母TOR蛋白结合中发挥关键作用(101).
测定了与mTOR FRB结构域结合的FKBP12-雷帕霉素的晶体结构(30). 该结构表明FKBP12和mTOR的FRB结构域主要通过雷帕霉素相互作用。雷帕霉素同时占据FKBP12中的疏水结合囊和FRB结构域中的疏水囊，从而将FKBP12-mTOR“粘合”在一起(30). 形成mTOR雷帕霉素结合口袋的残基在酿酒酵母TOR1和TOR2蛋白质，因此这三种蛋白质都可能包含具有类似结构的疏水囊(30). FKBP12-雷帕霉素和mTOR之间的蛋白质接触虽然对FKBP12-雷帕霉素与mTOR的整体相互作用贡献不大，但可能解释为什么雷帕霉素本身不能与TOR相互作用。FKBP12-雷帕霉素抑制TOR功能的机制尚不清楚。FKBP12-雷帕霉素复合物可能直接抑制TOR激酶活性，或者，例如，可能阻止底物或伙伴蛋白的进入(46,117). 体外研究表明，FKBP12-雷帕霉素复合物可抑制mTOR激酶活性(19,20,137)，但这种抑制仍有争议(21,117).
除了催化结构域和FRB结构域外，TOR蛋白在其N端还包含多达20个串联重复的HEAT基序(5)（图。). 术语HEAT基序来源于最初鉴定该结构域的四种蛋白质：亨廷顿蛋白、延伸因子3、2A型蛋白磷酸酶（PP2A）的A亚单位和TOR。每个HEAT重复序列由大约40个氨基酸组成的反平行α-螺旋基序组成(56,68)并且被认为可以调节蛋白质之间的相互作用。最近，有人建议HEAT重复锚定酿酒酵母TOR2到质膜，可能通过介导与膜相关蛋白的相互作用(93). mTOR的N末端已被证明与凝胶蛋白相互作用，凝胶蛋白是一种参与脊髓神经元甘氨酸受体突触后聚集的蛋白质(126).
在TOR和PIK相关激酶家族其他成员中发现的其他结构域是FAT和FATC结构域（图。). FAT结构域跨越大约500个氨基酸N末端到FRB和TOR中的催化结构域，仅在PIK相关激酶家族成员中发现(三,17). 虽然FAT结构域的功能尚待阐明，但有人提出，该结构域可以作为支架或蛋白质相互作用结构域，类似于HEAT重复序列(17). 最后，FATC结构域是一个位于C末端的35氨基酸序列，仅与FAT结构域结合出现，可能对PIK相关激酶的催化活性很重要(17,87).
酵母和高等真核生物中的TOR信号
肌动蛋白细胞骨架的组织
酿酒酵母TOR2具有两个基本的信号功能。一个功能与TOR1共享，需要激活翻译启动和早期G1营养素反应的进展（见下文）(7,44). 第二个基本功能是TOR2独有的，并调节肌动蛋白细胞骨架的细胞周期依赖性极化(132,134). 肌动蛋白细胞骨架的极化对于将分泌物靶向芽部位，从而建立和维持细胞极性至关重要(133). TOR2的共同功能对雷帕霉素敏感，而TOR2的独特功能则不敏感(134,171). 雷帕霉素仅选择性抑制两种TOR2功能中的一种的分子基础尚不清楚。
通过交换因子ROM2激活小GTPase RHO1介导TOR2信号传导至肌动蛋白细胞骨架(132,133). 反过来，RHO1通过其直接效应蛋白激酶C1（PKC1）和PKC1激活的有丝分裂原活化蛋白（MAP）激酶级联向肌动蛋白细胞骨架发出信号(65,66). 虽然PKC1控制的MAP激酶级联通过激活细胞壁合成所需基因的转录来维持细胞完整性(74,170)MAP激酶级联对肌动蛋白细胞骨架的控制是在转录水平还是以更直接的方式发生，尚待确定。迄今为止，还不清楚雷帕霉素不敏感、TOR2独特的功能是否在其他生物体中保存。尚未在哺乳动物细胞中检测到雷帕霉素不敏感的TOR信号传导，这可能是因为对哺乳动物细胞中TOR信号传导的研究完全依赖雷帕霉素来抑制mTOR。
翻译启动
真核生物中蛋白质合成的启动是一个由几种多肽启动因子介导的高度调节的过程（综述见Hershey和Merrick[69]). 异三聚体起始因子4F（eIF4F）通过促进核糖体与5′端帽（m7GpppN，其中m是甲基，N是任何核苷酸）结构酿酒酵母，eIF4F复合物由帽结合亚单位eIF4E（编码为CDC33型)，eIF4G(畅通节能法4631和畅通节能法4632，编码两种类似的蛋白质，分别称为eIF4G1和eIF4G2）和eIF3A（由编码畅通节能法和畅通节能法).
酵母细胞中TOR功能的丧失导致翻译起始的早期严重抑制(7). 正是由于这种翻译缺陷，TOR抑制的细胞在G1细胞周期的阶段。TOR1和TOR2激活翻译起始的机制尚不明确，尽管最合理的假设是TOR途径通过激活eIF4E积极控制翻译起始(7). 一些观察结果表明，TOR可能在eIF4E级别控制翻译。第一，cdc33和或突变体表现出非常相似的表型(7,39). 其次，EAP1蛋白最近在酿酒酵母基于其与eIF4E交互的能力(33). EAP1通过与eIF4G竞争和中断EAP1（EAP1）该基因赋予雷帕霉素部分抗性，表明EAP1的作用类似于哺乳动物eIF4E-结合蛋白1（4E-BP1；见下文）的作用。
TOR失活后的翻译抑制可能涉及起始因子eIF4G的降解，因为在雷帕霉素处理的细胞中已经报道了eIF4G蛋白的降解(12). 然而，eIF4G的降解是翻译抑制的主要原因还是TOR抑制引起的翻译下调的次要影响尚不清楚。
几条证据表明G1在雷帕霉素处理的细胞中观察到的细胞周期阻滞，至少部分是由于CLN3号机组(7,44)，一个与G有关的细胞周期蛋白1进展(111,154). CLN3的丰度取决于其合成和降解的相对速率(166)因此，调控CLN3的合成或稳定性是控制细胞周期进展的关键步骤(7,39,48,119). 发现G1CLN3的cap依赖性表达抑制了TOR失活引起的停搏，支持一种模型，在该模型中，TOR刺激cap依赖性翻译启动，包括翻译CLN3号机组和其他G1细胞周期蛋白，驱动细胞通过G1并进入S相(7).
eIF4F复合体高度保守。哺乳动物eIF4F复合物的形成受4E-BP翻译阻遏物家族的调控(11,100,108,120). 4E-BP与eIF-4G蛋白竞争以结合eIF4E，4E-BP和eIF4E的结合受4E-BP磷酸化状态的调节(124). 4E-BP的低磷酸化促进4E-BP-eIF4E复合物的形成，而4E-BP的高磷酸化抑制这种相互作用。mTOR与PI3K信号通路一起调节4E-BP磷酸化。体外mTOR免疫沉淀物磷酸化4E-BP1(21,50)尽管mTOR是否磷酸化4E-BP1中的全部或部分磷酸化位点仍有待确定(51). mTOR和PI3K信号也可能通过调节eIF-4GI的磷酸化状态来控制对氨基酸或胰岛素的反应中的翻译起始(123).
40S核糖体磷酸蛋白S6被认为影响哺乳动物和哺乳动物中一组具有5′末端寡嘧啶束（5′TOP）的mRNA的翻译起始黑腹果蝇（由Meyuhas和Hornstein审查[107]). 大多数5′TOP mRNA编码翻译装置的成分，如核糖体蛋白、延伸因子和聚（A）结合蛋白。在氨基酸存在下，mTOR通过激活p70 S6激酶（p70）促进S6的磷酸化6000万美元). S6的磷酸化反过来导致翻译起始的上调。mTOR磷酸化p706000万美元这表明mTOR可能直接作用于该蛋白(21,78). 第70页6000万美元磷酸化也受PI3K信号通路控制，以响应胰岛素等生长因子(152). 有趣的是，p70上的mTOR和PI3K输入6000万美元可以分开(43,104). 因此，mTOR和PI3K也通过调节p70来控制翻译起始6000万美元活动。
早期，mTOR仅通过p70控制翻译6000万美元和S6磷酸化(31,47,94,122). 然而，S6（S10）酵母当量的磷酸化对生长并不重要的观察结果导致了酿酒酵母TOR通过eIF-4E和cap-dependent翻译控制翻译(7,82). 此模型来自酿酒酵母反过来，发现mTOR通过eIF-4E（和4E-BP）以及p70控制翻译6000万美元(10). 4E-BP磷酸化最初被认为是由MAP激酶独立于mTOR控制的(100,115)而不是独立于MAP激酶的mTOR(10,157).
核糖体的生物发生
核糖体的生产是一个能量非常昂贵的过程，需要所有三种RNA聚合酶的作用，涉及100多种基因产物(160). 因此，为了将蛋白质合成速率与细胞的能量和代谢需求相结合，必须根据生长条件和营养物质的可用性来精细调节翻译机器组件的丰度。在酿酒酵母，TOR信号传导在转录和翻译水平上调节核糖体的生物发生，并在将营养物质的可用性与参与核糖体形成的基因的转录耦合方面发挥重要作用。雷帕霉素治疗或营养缺乏抑制TOR通路导致聚合酶II下调核糖体蛋白mRNA的转录(24,60,121)以及通过聚合酶I和聚合酶III转录rRNA和tRNA(121,168). TOR还控制至少35S前体rRNA的加工(121).
上述所有发现都表明TOR信号传导是控制核糖体生物发生的重要途径。然而，TOR控制核糖体合成的机制基本上仍不清楚。TAP42是一种与蛋白磷酸酶2A（PP2A）和PP2A相关磷酸酶的催化亚单位相互作用的必需磷蛋白，受TOR途径控制（见下文）(44,81). 发现抽头42抑制多核糖体形成表明TAP42/蛋白磷酸酶在翻译起始上游起作用(44). 此外，还提出了TAP42/蛋白磷酸酶在调节核糖体蛋白和rRNA基因表达中的作用(121).
在哺乳动物细胞中，mTOR在涉及p70激活的过程中控制rRNA的合成6000万美元(96,103). mTOR还通过促进5′TOP mRNA的翻译来调节核糖体蛋白和翻译机制的其他成分的丰度，如聚（A）结合蛋白(80)（见上文）。因此，与酵母TOR一样，mTOR在转录和翻译水平上控制核糖体的生物生成。
通过TOR控制磷酸酶
磷酸酶活性的调节是TOR信号传导中一个特别重要的分支(130). 基因筛查酿酒酵母已确定TAP42（一种42 kDa的磷酸酶相关蛋白）、2A型磷酸酶（PP2A）催化亚单位PPH21和PPH22以及2A型相关磷酸酶SIT4是TOR信号通路的组成部分(44). TAP42是一种重要的保守蛋白质，与SIT4和PP2A的催化亚基独立相关，以响应营养物质的可用性和TOR活性。在存在良好氮源（如铵或谷氨酰胺）的情况下，TOR通过促进TAP42与SIT4的结合来保持SIT4不活跃（图。). 在氮饥饿或雷帕霉素处理（使TOR失活的条件）后，SIT4从TAP42中释放出来，从而被激活(8,44). 如下所述，活化的SIT4去磷酸化靶蛋白，如NPR1和GLN3。有趣的是，TAP42相关的SIT4对于NPR1和GLN3以外的底物可能没有活性(38).
TOR控制体内的磷酸酶酿酒酵母在良好的营养（氮）条件下，TOR通过促进SIT4与TAP42的结合来抑制磷酸酶SIT4。针对TOR控制SIT4-TAP42复合体的机制，提出了两种不同的模型。江和布鲁赫(81)提出TOR通过直接磷酸化TAP42（用虚线箭头表示）来控制SIT4和TAP42之间的相互作用。哈辛托等人(79)提示SIT4和TAP42的结合主要由TAP42相互作用子TIP41控制。TOR可能通过未知机制磷酸化和灭活TIP41。去磷酸化TIP41通过结合和抑制TAP42积极调节SIT4。TIP41与TAP42的结合增强了SIT4磷酸酶的活性，使游离的SIT4亚单位与SAP结合并激活靶磷酸蛋白，如NPR1和GLN3。TIP41的去磷酸化和活化由SIT4介导，表明TIP41是放大SIT4活性的反馈回路的一部分。箭头表示激活；条形表示抑制。改编自Jacinto等人(79). 雷帕霉素。
TOR可以通过直接磷酸化TAP42来控制TAP42与PP2A催化亚单位和SIT4的结合(81). 磷酸化TAP42有效地与PP2A调节亚基CDC55和TPD3竞争结合PP2A催化亚基，而去磷酸化TAP42不竞争结合(81). 然而，尽管雷帕霉素处理导致体内TAP42去磷酸化(81)，TAP42的磷酸化状态不太可能在SIT4调节中起主要作用(79). 雷帕霉素处理后，TAP42的去磷酸化比SIT4-TAP42复合物的解离慢得多(44)并且比SIT4的激活速度慢得多(8,131). 因此，另一种蛋白质可能参与SIT4的调节。最近，一种保守的TAP42相互作用磷酸蛋白TIP41在酿酒酵母(79). TIP41通过结合和抑制TAP42积极调节SIT4(79). 雷帕霉素通过TIP41的SIT4依赖性去磷酸化作用刺激TIP41与TAP42的结合，这表明TIP41是在TOR激活条件下快速放大SIT4磷酸酶活性的反馈回路的一部分(79)（图。). TOR是否直接（或间接）磷酸化TIP41尚待确定。
TAP42在哺乳动物和植物中保守(61,109)表明PP2A活性的调节与酿酒酵母可能存在于高等真核生物中。事实上，小鼠α4磷酸蛋白（TAP42的哺乳动物同源物）直接与PP2A的催化亚单位结合(77,109)、PP4和PP6(27,110). 然而，关于α4-磷酸酶相互作用对雷帕霉素的敏感性存在很大争议(27,109). 虽然还不清楚α4-磷酸酶复合体的哪个成分对雷帕霉素敏感，但雷帕霉素使mTOR失活会导致核糖体S6激酶p70快速去磷酸化6000平方公里通过PP2A(41,118)这表明TOR也对哺乳动物的磷酸酶活性有负面控制作用。
氨基酸渗透调节
酵母细胞可以利用多种化合物作为氮或碳源，包括糖、氨基酸和肽。这种多功能性取决于细胞通过质膜运输这些营养物质的能力，然后直接利用这些营养物质或转化为细胞所需的代谢物。氨基酸对细胞生长至关重要，因为它们构成蛋白质合成的基石。然而，在酿酒酵母一些氨基酸（如谷氨酰胺、谷氨酸和天冬酰胺）也很重要，因为它们是氮的来源。因此，氨基酸渗透酶在细胞生长和存活中起着重要作用。
根据其功能和调节，酵母氨基酸渗透酶可分为两类(144). 一类渗透酶，包括一般氨基酸渗透酶GAP1，根据可用氮源进行调节。在存在良好氮源（如铵或谷氨酰胺）的情况下，这些渗透酶的吸收活性较低，而在含有较差氮源的培养基（如脯氨酸或尿素）中，运输活性受到强烈诱导。第二类氨基酸通透酶由对单个氨基酸或一小组结构相关氨基酸具有特异性的转运体组成。组氨酸通透酶HIP1和色氨酸通透酶TAT2属于这类特定氨基酸通透酶。
中的研究酿酒酵母揭示了TOR途径在调节氨基酸通透酶活性中起着重要作用。雷帕霉素或氮饥饿抑制TOR功能可诱导TAT2泛素化和降解，从而导致色氨酸输入减少(9,131). 饥饿诱导的氨基酸通透酶下调也适用于HIP1，可能也适用于所有特定的氨基酸通透酶(9). 与TAT2和HIP1相比，雷帕霉素治疗导致GAP1蛋白显著增加(9,131). 因此，TOR蛋白似乎对TAT2和HIP1等高特异性通透酶起反调节作用，而广谱性通透酶GAP1则对营养物质的可用性作出反应。
氮饥饿时GAP1的上调是由Ser/Thr氮渗透酶再激活剂激酶NPR1介导的(40,54,55,155). 在缺乏氮源的情况下，NPR1促进GAP1功能(54,55)可能通过磷酸化和保护GAP1免受降解(40,146). 根据GAP1和TAT2的相反调节，NPR1被提议作为TAT2负调节器。事实上，NPR1过表达后色氨酸输入减少(131). 细胞如何调节NPR1以反向调节GAP1和TAT2以响应氮源？NPR1是一种磷酸化蛋白，其磷酸化状态受TOR信号通路控制，以响应氮源(131). 作为对良好氮源的响应，TOR保持NPR1磷酸化，并以一种无法保护GAP1免受泛素化的非活性形式存在。在贫氮条件下，NPR1脱磷酸并以SIT4和TIP41依赖方式活化(79). NPR1的激活导致GAP1保护和TAT2泛素化和降解(131). NPR1是否直接磷酸化GAP1或TAT2尚不清楚。
目前，在高等真核生物中，TOR是否在调节营养物质透过膜的运输中起作用尚不清楚。然而，在最近的一份报告中，有人提出mTOR通路可能参与了一个过程，该过程在胰岛素刺激后迅速动员葡萄糖转运蛋白GLUT4到一个高胰岛素反应室(16). mTOR也被认为在胰岛素刺激另一种葡萄糖转运蛋白GLUT1中发挥重要作用，尽管这种作用似乎处于翻译水平(148).
自噬
为了应对氮或碳的限制，酵母细胞会经历一个分解代谢的膜运输过程，即自噬（有关最近的综述，请参阅参考文献1和89). 在这个过程中，大量细胞质成分被非选择性地包裹在双层膜结构（自噬体）中，并被输送到液泡中进行降解。尽管自噬最初是在发育中的肾细胞中被描述的(32)自噬的发现使自噬研究取得了最重要的进展酿酒酵母以及第一批自噬突变体的分离(149,153).
即使在营养丰富的条件下，雷帕霉素对TOR功能的失活也会诱导自噬，这表明TOR抑制自噬(113). Ohsumi及其同事正在阐明TOR抑制自噬的机制。Kamada等人(85)据报道，蛋白激酶APG1对自噬至关重要，并在TOR控制自噬中发挥关键作用。APG1与APG13和APG17结合形成APG1蛋白复合物(105). TOR在调节自噬中的作用是维持APG13的磷酸化形式，与APG1亲和力低，从而抑制APG1的活性(85)（图。). 雷帕霉素处理或营养缺乏使TOR失活会导致APG13快速去磷酸化，从而增加该蛋白对APG1的亲和力并增强APG1激酶的活性(85). TOR如何促进APG13磷酸化目前尚不清楚。TOR控制蛋白TAP42的突变对APG1活性或自噬诱导均无影响，这一发现表明APG1-APG13相互作用包含一种新的TOR信号通路，调节自噬(85).
TOR抑制自噬酿酒酵母在良好的营养条件下，TOR通过促进APG13的磷酸化（P）来抑制自噬，从而阻止APG1-APG13复合物的形成，这对诱导自噬至关重要。雷帕霉素（Rap）处理或营养剥夺使TOR失活会导致APG13快速去磷酸化。去磷酸化APG13与APG1相关，活性APG13-APG1复合物诱导自噬。箭头表示激活；条形表示抑制。
自噬也发生在血清缺乏或受到特定激素刺激的动物细胞中（有关最近的综述，请参阅参考文献1和147). 许多酵母自噬基因，如APG1公司,APG5型,APG7公司,亚太12国集团、和AUT7（自动变速器7），在哺乳动物中具有同源物(83,129,150)，但只有其中一些同源物被证明参与哺乳动物细胞的自噬。哺乳动物基因就是这样贝克林-1，酵母的同源物APG6（APG6）促进自噬缺陷患者的自噬酿酒酵母(97). 有趣的是，mTOR信号通路可能在调节自噬中发挥作用，因为在培养的哺乳动物细胞中添加雷帕霉素，即使在营养丰富的培养基中也会诱导自噬(15,141). mTOR抑制自噬可能涉及p706000万美元信号支路(15,141).
营养代谢的转录控制
在转录水平上控制基因表达是TOR信号的一个重要分支。用雷帕霉素处理过的酵母细胞或从富氮或碳源转移到贫氮或碳来源的细胞的全基因组表达分析表明，TOR在营养调节基因的转录协调中起着重要作用(24,60,91,140). 雷帕霉素能快速强烈地调节数百个参与各种代谢途径的基因的表达，包括氮代谢、糖酵解途径和三羧酸循环。然而，受雷帕霉素治疗影响最显著的一组基因是那些参与不同氮源吸收和同化的基因。具体而言，雷帕霉素导致参与优先氮源（谷氨酰胺和铵）吸收和代谢的基因表达减少，以及参与贫氮源（尿素和脯氨酸）吸收和使用的基因表达显著增加。因此，雷帕霉素诱导氮饥饿反应。
TOR通过在细胞质中隔离几个营养应答转录因子来控制营养调节基因的表达(8). 大多数氮反应基因的表达受GATA转录因子GLN3和GAT1及其细胞质阻遏物URE2调节(102). 在良好的氮素条件下，GLN3被URE2保留在细胞质中。GLN3与URE2的结合需要通过TAP42介导的磷酸酶SIT4抑制机制对GLN3进行TOR依赖性磷酸化(8)（图。). 雷帕霉素处理或缺氮导致GLN3脱磷酸并与URE2分离。然后GLN3转移到细胞核中激活其靶基因(8)（图。). GLN3导入和导出最近分别被确定为SRP1和CRM1(25). URE2也以雷帕霉素敏感的方式磷酸化(24,60)但URE2磷酸化的调节是TAP42独立的。TOR还阻止GAT1进入核心(8)但是，尽管GAT1抑制可能由URE2介导，但GAT1和URE2之间的直接相互作用尚未显示。一些证据表明，GLN3和GAT1受不同刺激的调节(35,95).
TOR通过TAP42介导的磷酸酶SIT4抑制阻止氮调节转录激活物GLN3的核积累。在良好的氮条件下，GLN3被URE2磷酸化并保留在细胞质中。在氮饥饿或雷帕霉素处理后，SIT4从TAP42中释放并被激活。活化的SIT4使GATA转录因子GLN3去磷酸化。去磷酸化的GLN3与URE2分离并转位到细胞核中，在那里激活靶基因的转录。箭头表示激活；条形表示抑制。
雷帕霉素对TOR的灭活也激活了部分多余的Zn2+指转录因子MSN2和MSN4(8)它们都会对不同类型的细胞应激做出反应，包括碳源限制(53,143,151). TOR可通过促进MSN与丰富的14-3-3蛋白BMH1和/或BMH2的结合，抑制MSN（MSN2和MSN4）对营养的反应(8). 与此模型一致，BMH1和BMH2已被证明积极调节雷帕霉素敏感信号(13). 葡萄糖戒断或雷帕霉素治疗会导致BMH2释放MSN。与观察到的GLN3相反，该过程独立于TAP42和SIT4(8)表明另一种未知的TOR途径调节MSN。
TOR还控制由RTG1和RTG3组成的异二聚体bHLH/Zip转录因子(91).RTG1型和RTG3型最初被鉴定为线粒体呼吸功能受损条件下所需的基因(98,99). RTG1和RTG3调节参与一些氨基酸从头合成所需中间体（主要是α-酮戊二酸）合成的三羧酸和乙醛酸循环基因的表达，如谷氨酰胺和谷氨酸。与GLN3调节类似，雷帕霉素或氮饥饿对TOR的抑制导致RTG1和RTG3的快速核积累及其靶基因的诱导(91). RTG2是RTG1和RTG3的正调控因子，对RTG1与RTG3抑制TOR和氮的核积累至关重要(91).
TOR如何在细胞质中维持RTG1和RTG3尚不清楚。据报道，在雷帕霉素介导的TOR失活后，RTG3被磷酸化(91). RTG3磷酸化是否受TAP42和/或SIT4（PP2A）的影响尚待确定。最近有报道称，由TOR控制的磷酸化蛋白MKS1是RTG1和RTG3的负调控蛋白，这表明TOR信号的RTG分支的调控具有高度复杂性(45,138).
mTOR信号也控制哺乳动物细胞的转录。最近，有报道称mTOR磷酸化转录激活物STAT3(167). STAT3的激活是对神经样细胞因子睫状神经营养因子的反应，需要酪氨酸和丝氨酸残基的磷酸化(163). 虽然酪氨酸激酶的Jun-associated kinase/Tyk家族成员介导Tyr705上STAT3的磷酸化，但mTOR似乎直接磷酸化Ser727上的STAT3。
酵母和哺乳动物细胞中的TOR信号通路通过mRNA稳定性和mRNA合成控制基因表达。通过营养限制或雷帕霉素治疗抑制TOR信号传导，导致mRNA子集的加速转换(4,6). 此外，TOR的抑制似乎通过多种机制破坏mRNA的稳定性(4).
TOR对营养素的反应
雷帕霉素处理使TOR失活，导致营养素饥饿反应，表明TOR对营养素可用性作出反应（见上文）(7). 在酿酒酵母，TOR信号被提议对氮和可能的碳源作出反应(8,35,95,131,140). 然而，作用于TOR上游的特定氮或碳代谢物尚不清楚。最近的证据表明，TOR信号，或至少是TOR通路的一个特定子集，对谷氨酰胺氨基酸作出反应，表明谷氨酰胺是营养状况的一个特别重要的指标(35). 事实上，谷氨酰胺是首选的氮源，通过三羧酸循环控制碳代谢(35,102). 谷氨酰胺耗竭激活TOR控制的转录因子GLN3、RTG1和RTG3。然而，其他TOR读数，如MSN2/4和GAT1的定位以及核糖体蛋白mRNAs的下调，在相同的谷氨酰胺饥饿条件下不会被激活，这表明TOR也必须对其他有待确定的营养素产生反应(35). Schreiber及其同事提出TOR可以作为一个多通道处理器，对不同的营养信号产生不同的反应(95,140).
谷氨酰胺可能在酵母和哺乳动物细胞中的TOR信号传导中发挥特别重要的作用。TOR输入酿酒酵母(35)如上所述，在哺乳动物细胞中(75)似乎对谷氨酰胺有反应。此外，最近对哺乳动物细胞的转录谱分析表明，雷帕霉素治疗比葡萄糖饥饿更能模拟谷氨酰胺或亮氨酸饥饿(116). 有趣的是，血中谷氨酰胺水平的降低会导致人类和小鼠的免疫抑制，类似于雷帕霉素治疗引起的免疫抑制(23,84).
在哺乳动物细胞中，氨基酸缺失导致eIF-4E结合蛋白（4E-BP）的快速去磷酸化和活化，以及p70的去磷酸化与抑制6000万美元(59,158,165). 这两个过程都由mTOR介导，表明氨基酸对4E-BP和p70发出信号6000万美元通过mTOR。有人提出tRNA的氨酰化状态可能负责p70的调节6000万美元磷酸化(76). 在酵母细胞中，GCN2激酶通过与组氨酸-tRNA合成酶相似的tRNA-结合域感应细胞内氨基酸的可用性。当氨基酸受到限制时，未带电荷的tRNA水平显著增加，并激活GCN2激酶的激酶域，导致GCN4激活，GCN4是参与氨基酸生物合成的几个基因的转录激活物（由Hinnebusch审查[71,72]). 尽管GCN2途径在哺乳动物中是保守的(88)尽管GCN2和mTOR的氨基酸感应机制相似，但这两条信号通路之间的联系从未被证实。Dennis等人(42)认为氨基酸库而非氨酰化tRNA的数量对mTOR信号传导很重要。此外，检测细胞内谷氨酰胺水平酿酒酵母似乎与谷氨酰胺基-tRNA的氨酰化状态无关（我们未发表的数据）。因此，TOR如何感知氨基酸库尚不清楚。
在哺乳动物中，TOR和PI3K信号都是调节常见下游效应器（如4E-BP和p70）所必需的6000万美元(52,130). 尽管mTOR和PI3K信号通路之间的联系的性质存在争议，但大多数证据表明，mTOR活性不受PI3K的调节。一些研究表明，PI3K的下游效应器蛋白激酶B（PKB）刺激mTOR的磷酸化和活性以响应胰岛素，而mTOR是PKB的直接底物(112,137,139)，其他研究未能检测到mTOR激酶活性在氨基酸或胰岛素作用下的显著变化(58,59). 此外，在两个PKB依赖性磷酸化位点（Ser2448和Thr2446)表明mTOR的PKB依赖性磷酸化对mTOR功能不是必需的(139). 最后，缺乏PI3K效应器PDK1的细胞不能激活PKB，但却显示正常的mTOR活性，这表明PKB活性对mTOR活动不是必需的(159). 因此，mTOR和PI3K虽然由共同的靶点连接，但可能分别对氨基酸和生长因子产生反应。
最近，人们提出了两种不同的新机制来调节mTOR。Dennis等人(42)已经表明mTOR途径受到ATP的细胞内浓度的影响。虽然ATP作用于TOR的机制尚不清楚，但它似乎与氨基酸使用的机制不同，因为mTOR信号需要ATP和氨基酸(42). Fang等人(46)据报道，哺乳动物细胞在有丝分裂刺激后积累的磷脂酸是激活mTOR下游效应器所必需的。磷脂酸直接与mTOR中的FRB结构域相互作用，这种雷帕霉素敏感的相互作用与mTOR激活下游效应器的能力相关(46). 磷脂酸对mTOR激酶活性没有影响的发现（如前所述，雷帕霉素或胰岛素对mTOR激酶活性的影响存在争议）表明雷帕霉素对mTORs的抑制作用可能源于其与磷脂酸竞争结合FRB，独立于对固有mTOR激酶活性的影响(46). 换句话说，雷帕霉素取代磷脂酸可能会影响mTOR与底物的相互作用，而不是影响固有的mTOR激酶活性。
