The target of rapamycin (TOR) is a well-known cell growth regulator conserved from yeast to mammals. TOR pathway regulates a variety of processes contributing to cell growth, autophagy and actin polymerization. TOR forms two distinct multiprotein complexes, TORC1 and 2. The TORC1 consists of TOR, LST8 and Raptor, and phosphorylates S6K and 4E-BP, regulating cell growth. Inactivation of TORC1 induces autophagy despite the presence of proper nutrients. TORC2 contains TOR, LST8, SIN1 and Rictor. TORC2 signals to actin cytoskeleton by activating Rho1 GTPase switch. TORC2 also phosphorylates and activates Akt. The role of Akt includes regulation of cell proliferation and survival. To determine the in vivo role of Raptor, I have generated and characterized the loss-of-function and the gain-of-function mutants for Raptor. Raptor loss-of-function mutants show developmental defects beyond the second instar larval stage. This result demonstrates that Raptor is required for early developmental processes. Consistently, ectopic expression of Raptor shows inhibited cell growth phenotypes in wings.
TORC1 is reported to control cell growth by activating of S6 kinase (S6K). Therefore, I examined genetic interactions between Raptor and S6K. Knock-down of Raptor using a wing-specific driver generates bent-up wing phenotypes which can be rescued by overexpression of S6K. Moreover, in western blot analyses, I could hardly detect S6K Thr398 phosphorylation in Raptor null mutants. These results demonstrate that Raptor positively regulates S6K activity in Drosophila.
TOR (target of rapamycin) 은 잘 알려진 세포성장 조절자로써 효모부터 포유류까지 잘 보존되어 있다. TOR 신호전달체계는 세포성장, autophagy, actin polymerization 등 다양한 세포 내 과정을 조절한다. TOR 은 두 개의 복합체로 구성되어 있다. TOR 복합체1은 TOR, LST8, Raptor 로 구성되어 있으며, S6K, 4E-BP 를 인산화하여 세포성장을 조절하며, 불활성화되면 충분한 영양분이 있더라도 autophagy 가 증가하게 된다. TOR 복합체2는 TOR, LST8, SIN1, Rictor 로 구성되어 있으며, actin polymerization 조절하고, Akt 를 인산화하여 세포증식을 조절하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 세포 내 Raptor 의 기능을 연구하기 위하여 Raptor 유전자가 결여된 돌연변이를 제작하였고, 또한 과발현시킨 초파리도 제작하였다. Raptor 가 결여된 초파리는 제2 유충 시기에서 더 이상 성장이 이루어지지 않았으며, 이는 Raptor 가 초기의 발생에 중요함을 의미하는 것이다. 그리고 Raptor 를 날개에서만 과발현 시켰을 경우 예상과는 다르게 세포성장이 억제된 날개 끝이 위로 향하는 날개 모양을 관찰할 수 있었다.
TOR 복합체1은 S6K 를 활성화하여 세포성장을 조절하는 것으로 알려져 있기 때문에, Raptor 와 S6K 사이의 유전적 관계를 조사해 보았다. Raptor 를 날개에서만 억제시켰을 경우에 날개 끝이 위로 향하는 날개모양이 S6K 를 과발현 시켰을 경우에 정상적으로 다시 되돌아감을 관찰할 수 있었다. 또한 western blot 실험을 통해서 Raptor 가 결여된 초파리에서는 S6K의 인산화가 거의 일어나지 않음을 볼 수 있었다. 이런 결과를 토대로 Raptor 가 S6K 의 활성에 중요한 역할을 하고 있음을 확인할 수 있었다.
