AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1

自噬 安普克 细胞生物学 PI3K/AKT/mTOR通路 ULK1 mTORC1型 化学 磷酸化 激酶 mTORC2型 自噬相关蛋白13 蛋白激酶A 雷帕霉素的作用靶点 袋3 生物 信号转导 蛋白质磷酸化 生物化学 细胞凋亡
作者
Joungmok Kim,Mondira Kundu,Benoı̂t Viollet,Kun‐Liang Guan
出处
期刊:Nature Cell Biology [Springer Nature]
卷期号:13 (2): 132-141 被引量:5385
标识
DOI:10.1038/ncb2152
摘要

A molecular mechanism that links the mTOR and autophagy pathways is now revealed. Depending on nutrient availability, the AMPK and mTOR kinases differentially phosphorylate the autophagy-initiating kinase Ulk1 to regulate its activity. Autophagy is a process by which components of the cell are degraded to maintain essential activity and viability in response to nutrient limitation. Extensive genetic studies have shown that the yeast ATG1 kinase has an essential role in autophagy induction. Furthermore, autophagy is promoted by AMP activated protein kinase (AMPK), which is a key energy sensor and regulates cellular metabolism to maintain energy homeostasis. Conversely, autophagy is inhibited by the mammalian target of rapamycin (mTOR), a central cell-growth regulator that integrates growth factor and nutrient signals. Here we demonstrate a molecular mechanism for regulation of the mammalian autophagy-initiating kinase Ulk1, a homologue of yeast ATG1. Under glucose starvation, AMPK promotes autophagy by directly activating Ulk1 through phosphorylation of Ser 317 and Ser 777. Under nutrient sufficiency, high mTOR activity prevents Ulk1 activation by phosphorylating Ulk1 Ser 757 and disrupting the interaction between Ulk1 and AMPK. This coordinated phosphorylation is important for Ulk1 in autophagy induction. Our study has revealed a signalling mechanism for Ulk1 regulation and autophagy induction in response to nutrient signalling.
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