mTOR蛋白在細胞生長、增殖和生存中起著核心作用。它的活動受到營養物質以及各種生長因子（如荷爾蒙）的影響。這種蛋白質與一些疾病有關，包括癌症，其活性經常增加。日內瓦大學（UNIGE）的一個團隊與德國哈雷-維滕貝格的馬丁路德大學（MLU）和最近落成的杜博切成像中心（UNIGE-UNIL-EPFL）的研究人員合作，確定了SEA複合物的結構，這是一組負責控制mTOR的相互依賴的蛋白質。

這一結構的發現使人們更好地了解了細胞如何感知營養水平以控制其生長。這項研究最近發表在《自然》雜誌上。

從酵母到人類，mTOR蛋白（哺乳動物雷帕黴素的目標）是細胞生長的核心控制器。這種蛋白質對環境線索（如營養物質和激素）做出反應，並控制幾個關鍵的細胞功能，如蛋白質和脂質的合成，線粒體的能量生產，以及細胞結構組織。mTOR活動的中斷是許多疾病的根源，包括糖尿病、肥胖、癲癇和幾種類型的癌症。

同一個複合體中的兩種對立功能

UNIGE理學院分子和細胞生物學系教授、國家化學生物學研究能力中心主任Robbie Loewith的實驗室對mTOR的調控感興趣，特別是SEA複合體，它是營養物質的直接傳感器，控制mTOR的活性。SEA複合物由八個蛋白質組成。SEA複合體的一部分（SEACIT）參與抑制mTOR的活性，而另一部分（SEACAT）則參與其激活。

在沒有營養物質的情況下，mTOR蛋白被SEACIT亞複合體阻斷，細胞生長因此被阻止。相反，在有營養物質的情況下，SEACAT亞複合物被認為會抑制SEACIT亞複合物，後者不能再阻斷mTOR蛋白。然後中央控制器可以在細胞生長中發揮其激活作用，例如，刺激蛋白質和脂質的生產。SEACAT如何調控SEACIT仍不為人所知。

確定結構以了解功能

為了確定SEA複合物的蛋白質之間的相互作用，從而更好地了解它們如何工作，研究人員著手確定這一複合物的結構。在將SEA複合物與細胞中的所有其他成分進行生化分離後，科學家們利用UNIGE、UNIL和EPFL的Dubochet成像中心的技術，通過低溫電子顯微鏡（cryo-EM）獲得其分子結構。

分子和細胞生物學系的研究員、該研究的第一作者Lucas Tafur解釋說：”通過在-180°C下快速冷凍樣品，低溫電子顯微鏡可以獲得蛋白質在其原始狀態下的結構，即其功能性的三維形式。”

SEACAT是必要的，但不是充分的

隨後研究人員在實驗室中測試了該複合物不同組成部分的生化活動。儘管SEACAT亞複合物處於活躍狀態（如在營養物質存在的情況下），但他們觀察到，SEACIT亞複合物仍具有活性，能夠阻斷mTOR。

”這個結果非常出乎意料，因為SEACAT長期以來被描述為SEACIT的直接抑製劑。因此，我們預計SEACIT在活性SEACAT的存在下是不活躍的。我們的結果顯示，SEACAT更多的是作為招募其他調節蛋白的支架，因此，它的存在對於抑制SEACIT是必要的，但不是充分的，”該研究的最後一位作者Robbie Loewith解釋說。

“獲得SEA複合物的結構可以突出mTOR調節級聯中的缺失環節。當然，我們現在需要確定與這一複合體相關的尚不為人知的伙伴，這些新的因素可能被證明是mTOR活動加劇的腫瘤的治療目標。”Lucas Tafur總結道。