scholarly journals Lysosomes, Autophagy, and Hormesis in Cell Physiology, Pathology, and Age-Related Disease

Dose-Response ◽  
2020 ◽  
Vol 18 (3) ◽  
pp. 155932582093422 ◽  
Author(s):  
Michael N. Moore
Keyword(s):  
Intracellular Signaling ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Cell Physiology ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related ◽  
Mechanistic Basis ◽  
The Many ◽  
Mtor Complex 1

Autophagy has been strongly linked with hormesis, however, it is only relatively recently that the mechanistic basis underlying this association has begun to emerge. Lysosomal autophagy is a group of processes that degrade proteins, protein aggregates, membranes, organelles, segregated regions of cytoplasm, and even parts of the nucleus in eukaryotic cells. These degradative processes are evolutionarily very ancient and provide a survival capability for cells that are stressed or injured. Autophagy and autophagic dysfunction have been linked with many aspects of cell physiology and pathology in disease processes; and there is now intense interest in identifying various therapeutic strategies involving its regulation. The main regulatory pathway for augmented autophagy is the mechanistic target of rapamycin (mTOR) cell signaling, although other pathways can be involved, such as 5′-adenosine monophosphate-activated protein kinase. Mechanistic target of rapamycin is a key player in the many highly interconnected intracellular signaling pathways and is responsible for the control of cell growth among other processes. Inhibition of mTOR (specifically dephosphorylation of mTOR complex 1) triggers augmented autophagy and the search is on the find inhibitors that can induce hormetic responses that may be suitable for treating many diseases, including many cancers, type 2 diabetes, and age-related neurodegenerative conditions.

Nuclear homeostasis in aging and age-related neurodegeneration

2021 ◽  
Author(s):  
Μαργαρίτα-Έλενα Παπανδρέου
Keyword(s):  
Caenorhabditis Elegans ◽  
18S Rrna ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
C Elegans ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related

Η αυτοφαγία είναι ένας φυσιολογικός ευκαρυωτικός μηχανισμός που διατηρεί την κυτταρική ομοιόσταση. Είναι το κύριο κυτταρικό καταβολικό μονοπάτι, το οποίο διασπά μακρομόρια όπως πρωτεΐνες, λιπίδια και οργανίδια, μέσω του κύριου αποικοδομητικού οργανιδίου, του λυσοσώματος. Παρόλο που αρχικά θεωρήθηκε ως οδός μαζικής αποδόμησης, τα πρόσφατα στοιχεία υπογραμμίζουν τον ιδιαίτερα επιλεκτικό χαρακτήρα του. Αυτός ο αυστηρά ελεγχόμενος, μηχανισμός λαμβάνει χώρα υπό φυσιολογικές συνθήκες αλλά μπορεί να προκληθεί και από διάφορες μορφές κυτταρικού στρες, όπως η στέρηση θρεπτικών ουσιών, το οξειδωτικό στρες και η βλάβη του DNA. Μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις μηχανισμούς, την μακροαυτοφαγία, που αναφέρεται ως αυτοφαγία, την μικροαυτοφαγία και την αυτοφαγία με πρωτεΐνες-συνοδούς. Ο πυρήνας είναι το μεγαλύτερο οργανίδιο του κυττάρου, ωστόσο, οι μηχανισμός στους οποίους βασίζεται η ομοιόστασή του, δηλαδή η ανακύκλωσή του μέσω αυτοφαγίας ή άλλων καταβολικών μονοπατιών δεν είναι γνωστοί. Ο πυρήνας αποτελείται από μια μεγάλη ποικιλία μακρομορίων, τα οποία μπορούν να είναι αποκλειστικά πυρηνικά ή να εναλάσσονται διαρκώς μεταξύ του πυρήνα (νουκλεοπλάσματος) και του κυτταροπλάσματος μέσω της φωσφολιπιδικής διπλoστιβάδας του. Η εσωτερική πυρηνική μεμβράνη αποτελείται κυρίως από τις λαμίνες, τις πρωτεΐνες SUN, την εμερίνη και την ΗΡ1 που αλληλεπιδρά με την χρωματίνη και επηρεάζει τον εντοπισμό της και συνεπώς την γονιδιακή έκφραση. Οι πρωτεΐνες SUN αλληλεπιδρούν με τις νεσπρίνες (SYNEs), οι οποίες είναι πρωτεΐνες εξωτερικής πυρηνικής μεμβράνης που συνδέουν τον πυρήνα με τον κυτταροσκελετό. Οι πρωτεΐνες SUN μαζί με τις νεσπρίνες σχηματίζουν το σύμπλοκο LINC (συνδετήρας του συμπλέγματος πυρηνοσκελετού- κυτταροσκελετού). Οι νεσπρίνες ρυθμίζουν την πυρηνική μεταφορά, το σχήμα του πυρήνα, καθώς και την μεταφορά συστατικών και μακρομορίων μέσα και έξω από τον πυρήνα.Η νουκλεοφαγία περιγράφηκε αρχικά στον σακχαρομύκητα, με δύο μορφές, την τμηματική μικροπυρηνοφαγία (PMN) και την όψιμη πυρηνοφαγία (LN). Έτσι, οι ζυμομύκητες εκτελούν μικροπυρηνοφαγία καθώς και μακροπυρηνοφαγία σε φυσιολογικές συνθήκες ή μετά από πείνα. Στα θηλαστικά από την άλλη, το πυρηνικό LC3 αλληλεπιδρά με την λαμίνη Β μέσω της ειδικής και συγκεκριμένης LIR αλληλουχίας του, την οποία μεταφέρει μαζί με ετεροχρωματίνη στο κυτταρόπλασμα για λυσοσωμική αποδόμηση. Σε αντίθεση με τη ζύμη, η πείνα ή η αναστολή mTOR (mechanistic Target Of Rapamycin) δεν προκαλεί αυτήν την απόκριση με τη λαμίνη, τονίζοντας την ειδικότητα των διαφορετικών μεθόδων νουκλεοφαγίας σε διαφορετικά είδη. Η γενετική αναστολή αυτού του τύπου νουκλεοφαγίας οδηγεί σε πρόωρη γήρανση, αν και ο ακριβής μηχανισμός δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί. Επιπρόσθετα, το DNA έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί αυτοάνοσες διαταραχές όταν δεν αποδομείται από το λυσοσωμάτιο. Η ανεπάρκεια σε Dnase2a, το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την αποδόμηση του DNA, προκαλεί συσσώρευση DNA εκτός πυρήνα κάτι το οποίο προκαλεί σοβαρή φλεγμονώδη απόκριση μέσω της οδού STING. Η ανεπάρκεια της Dnase2a αποκαλύπτει τη λυσοσωμική κάθαρση του κατεστραμμένου πυρηνικού DNA μέσω αυτοφαγίας. Η συμβολή της δυσλειτουργικής επιλεκτικής αυτοφαγίας στον νευροεκφυλισμό είναι γνωστή, όταν συσσωματώματα πρωτεϊνών και οργανιδίων είναι άμεσο αποτέλεσμα της ελαττωματικής αυτοφαγίας. Οι ασθένειες πολυγλουταμίνης (PolyQ) προκαλούνται από την επέκταση των επαναλήψεων CAG στα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες PolyQ. Η ατροφία του ‘Dentatorubral-pallidoluysian’ που προκαλεί αταξία, άνοια και επιληψία, προκαλείται από μεταλλάξεις ατροφίνης και καταδεικνύει έναν ιδιόμορφο παθολογικό τρόπο πυρηνοφαγίας.
Οι μεταβολές στην πυρηνική μορφολογία αποτελούν σημαντικό χαρακτηριστικό της γήρανσης, των συνδρόμων και άλλων παθολογιών που σχετίζονται με την γήρανση. Η μοριακή βάση και η φυσιολογική σημασία αυτών των αλλαγών παραμένουν ασαφείς. Εδώ, δείχνουμε ότι η πυρηνοφαγία, η αυτοφαγική αποδόμηση του πυρηνικού υλικού, είναι ένας σημαντικός καθοριστικός παράγοντας για το μέγεθος του πυρηνίσκου. Διαπιστώνουμε ότι η πρωτεΐνη αγκύρωσης πυρηνι- κού φακέλου του νηματώδη Caenorhabditis elegans, ANC-1 και οι ορθόλογές της στα θηλαστικά, νεσπρίνη 1 και 2, είναι βασικοί ρυθμιστές της νουκλεοφαγίας. Η εξασθένηση της νουκλεοφαγίας μειώνει την αντίσταση στο στρες και τη μακρο- ζωία, η οποία προκαλείται από ασθενή σηματοδότηση ινσουλίνης και του προσο- μοιάζοντος στην ινσουλίνη αυξητικού παράγοντα (insulin/IGF1). Είναι αξιοσημείωτο ότι η πυρηνοφαγία απαιτείται για τη διατήρηση του μικρού πυρηνίσκου, που είναι ένδειξη μακροζωίας. Πράγματι, η αφθονία των κυριότερων συστατικών του πυρηνίσκου, όπως η φιμπριλαρίνη και τα νουκλεολικά προϊόντα, 18S rRNA και 45S rRNA, ρυθμίζεται από την πυρηνική αυτοφαγία. Έτσι, η ανακύκλωση της πυρηνι- κής μεμβράνης και άλλων πυρηνικών συστατικών μέσω της νουκλεοφαγίας είναι ένας εξελικτικά συντηρημένος μηχανισμός διασφάλισης μακροζωίας που προω- θεί τη νεανικότητα και καθυστερεί τη γήρανση υπό συνθήκες στρες, διατηρώ- ντας την πυρηνική αρχιτεκτονική και αποτρέποντας την πυρηνική επέκταση.Γενικότερα, το μέγεθος του πυρηνίσκου είναι βιοδείκτης για τη διάρκεια ζωής του οργανισμού ανεξάρτητα από τον τύπο των κυττάρων. Στον C. elegans, τα daf-2, eat-2, ife-2 και glp-1 μεταλλαγμένα ζώα, που ζουν περισσότερο από τα αγρίου τύπου στελέχη αποτελούνται από κύτταρα με μικρότερους πυρηνίσκους σε σύγκριση με τα φυσιολογικά. Έτσι, αυτά τα μονοπάτια σηματοδότησης επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής τουλάχιστον μερικώς μέσω του ελέγχου του μεγέθους του πυρηνίσκου και της ριβοσωμικής βιογένεσης. Ομοίως, σε σύνδρομα πρόωρης γήρανσης όπως το σύνδρομο Hutchison-Gilford progeria, τα κύτταρα εμφανίζουν μεγαλύτερους πυρηνίσκους, υποδηλώνοντας αυξημένους ρυθμούς βιογένεσης ριβοσώματος και πρωτεϊνικής μετάφρασης.Εν κατακλείδι, αποκαλύπτουμε έναν νέο μηχανισμό με τον οποίο πρωτείνες της πυρηνικής μεμβράνης, οι νεσπρίνες, ανακυκλώνονται επιλεκτικά μέσω της αυτοφαγίας, ειδικά σε συνθήκες θερμιδικού περιορισμού in vivo. Παραδόξως, πρόκειται για μία αμφίδρομη αλληλεπίδραση, καθώς οι νεσπρίνες φαίνεται να προάγουν τον σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων, που θα μπορούσε ενδεχομένως να δρα ως αρνητική ανατροφοδότηση. Επιπλέον, διαπιστώνουμε ότι η αυτοφαγία που επάγεται από πείνα, μέσω των νεσπρινώνκαθορίζει το μέγεθος του πυρηνίσκου μέσω ενός νέου και εξελικτικά διατηρημένου κυτταρικού μηχανισμού με το να ελέγχει τα επιπέδα της φιμπριλαρίνης, της βασικής πρωτεΐνης του πυρηνίσκου. Επισημαίνουμε το γεγονός ότι η φιμπριλαρίνη είναι υπόστρωμα της αυτοφαγίας που επάγεται από πείνα. Υπό θερμιδικό περιορισμό, που προκαλεί παράταση στη διάρκεια ζωής, η αυτοφαγία και οι νεσπρίνες δρουν στο ίδιο μοριακό μονοπάτι για τη ρύθμιση τηςριβοσωμικής βιογένεσης. Αυτός ο διακριτός μηχανισμός πυρηνοφαγίας θα μπορούσε να λειτουργήσει ως ρεοστάτης για τη φυσιολογική γήρανση.


scholarly journals The Emerging Roles of mTORC1 in Macromanaging Autophagy

Cancers ◽  
2019 ◽  
Vol 11 (10) ◽  
pp. 1422 ◽  
Author(s):  
Akpedje S. Dossou ◽  
Alakananda Basu
Keyword(s):  
Critical Role ◽  
Mammalian Target Of Rapamycin ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Autophagosome Formation ◽  
Protein Targets ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Lysosome Biogenesis ◽  
Expression Of Genes ◽  
Mtor Complex 1 ◽  
Autophagosome Maturation

Autophagy is a process of self-degradation that enables the cell to survive when faced with starvation or stressful conditions. The mechanistic target of rapamycin (mTOR), also known as the mammalian target of rapamycin, plays a critical role in maintaining a balance between cellular anabolism and catabolism. mTOR complex 1 (mTORC1) was unveiled as a master regulator of autophagy since inhibition of mTORC1 was required to initiate the autophagy process. Evidence has emerged in recent years to indicate that mTORC1 also directly regulates the subsequent steps of the autophagy process, including the nucleation, autophagosome elongation, autophagosome maturation and termination. By phosphorylating select protein targets of the autophagy core machinery and/or their regulators, mTORC1 can alter their functions, increase their proteasomal degradation or modulate their acetylation status, which is a key switch of the autophagy process. Moreover, it phosphorylates and alters the subcellular localization of transcription factors to suppress the expression of genes needed for autophagosome formation and lysosome biogenesis. The purpose of this review article is to critically analyze current literatures to provide an integrated view of how mTORC1 regulates various steps of the autophagy process.

scholarly journals Mechanistic target of rapamycin signaling in mouse models of accelerated aging

2019 ◽  
Vol 75 (1) ◽  
pp. 64-72 ◽  
Author(s):  
Jin Young Lee ◽  
Brian K Kennedy ◽  
Chen-Yu Liao
Keyword(s):  
Mouse Models ◽  
Accelerated Aging ◽  
Nutrient Sensing ◽  
Mtor Signaling ◽  
Human Diseases ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Cellular Processes ◽  
Positive Effects ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related

Abstract The mechanistic target of rapamycin (mTOR) is an essential nutrient-sensing kinase that integrates and regulates a number of fundamental cellular processes required for cell growth, cell motility, translation, metabolism, and autophagy. mTOR signaling has been implicated in the progression of many human diseases, and its dysregulation has been reported in several pathological processes, especially in age-related human diseases and mouse models of accelerated aging. In addition, many studies have demonstrated that the regulation of mTOR activity has a beneficial effect on longevity in several mouse models of aging. However, not all mouse models of accelerated aging show positive effects on aging-associated phenotypes in response to targeting mTOR signaling. Here, we review the effects of interventions that modulate mTOR signaling on aging-related phenotypes in different mouse models of accelerated aging and discuss their implications with respect to aging and aging-related disorders.

scholarly journals Differential regulation of mTORC1 activation by leucine and β-hydroxy-β-methylbutyrate in skeletal muscle of neonatal pigs

2020 ◽  
Vol 128 (2) ◽  
pp. 286-295 ◽  
Author(s):  
Agus Suryawan ◽  
Marko Rudar ◽  
Marta L. Fiorotto ◽  
Teresa A. Davis
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Nutrient Sensing ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Neonatal Pigs ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Mtor Phosphorylation ◽  
Dependent Protein ◽  
Mtorc1 Activation ◽  
Mtor Complex 1

Leucine (Leu) and its metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) stimulate mechanistic target of rapamycin (mTOR) complex 1 (mTORC1)-dependent protein synthesis in the skeletal muscle of neonatal pigs. This study aimed to determine whether HMB and Leu utilize common nutrient-sensing mechanisms to activate mTORC1. In study 1, neonatal pigs were fed one of five diets for 24 h: low protein (LP), high protein (HP), or LP supplemented with 4 (LP+HMB4), 40 (LP+HMB40), or 80 (LP+HMB80) μmol HMB·kg body wt−1·day−1. In study 2, neonatal pigs were fed for 24 h: LP, LP supplemented with Leu (LP+Leu), or HP diets delivering 9, 18, and 18 mmol Leu·kg body wt−1·day−1, respectively. The upstream signaling molecules that regulate mTORC1 activity were analyzed. mTOR phosphorylation on Ser2448 and Ser2481 was greater in LP+HMB40, LP+HMB80, and LP+Leu than in LP and greater in HP than in HMB-supplemented groups ( P < 0.05), whereas HP and LP+Leu were similar. Rheb-mTOR complex formation was lower in LP than in HP ( P < 0.05), with no enhancement by HMB or Leu supplementation. The Sestrin2-GATOR2 complex was more abundant in LP than in HP and was reduced by Leu ( P < 0.05) but not HMB supplementation. RagA-mTOR and RagC-mTOR complexes were higher in LP+Leu and HP than in LP and HMB groups ( P < 0.05). There were no treatment differences in RagB-SH3BP4, Vps34-LRS, and RagD-LRS complex abundances. Phosphorylation of Erk1/2 and TSC2, but not AMPK, was lower in LP than HP ( P < 0.05) and unaffected by HMB or Leu supplementation. Our results demonstrate that HMB stimulates mTORC1 activation in neonatal muscle independent of the leucine-sensing pathway mediated by Sestrin2 and the Rag proteins. NEW & NOTEWORTHY Dietary supplementation with either leucine or its metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) stimulates protein synthesis in skeletal muscle of the neonatal pig. Our results demonstrate that both leucine and HMB stimulate mechanistic target of rapamycin (mTOR) complex 1 (mTORC1) phosphorylation in neonatal muscle. This leucine-stimulated process involves dissociation of the Sestrin2-GATOR2 complex and increased binding of Rag A/C to mTOR. However, HMB’s activation of mTORC1 is independent of this leucine-sensing pathway.

MicroRNA-496 and Mechanistic Target of Rapamycin Expression are Associated with Type 2 Diabetes Mellitus and Obesity in Elderly People

2019 ◽  
Vol 74 (4) ◽  
pp. 279-286 ◽  
Author(s):  
Claudia Rubie ◽  
Jonas Zimmer ◽  
Frank Lammert ◽  
Jürgen Christian Gross ◽  
Susanne N. Weber ◽  
...  
Keyword(s):  
Diabetes Mellitus ◽  
Type 2 Diabetes ◽  
Type 2 Diabetes Mellitus ◽  
Mononuclear Cells ◽  
Metabolic Diseases ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Enzyme Linked Immunosorbent Assay ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Gene And Protein Expression

Background: Mechanistic target of rapamycin (mTOR) regulates lipid and glucose metabolism thus playing a key role in metabolic diseases like type 2 diabetes mellitus (T2DM). Recently, we demonstrated a functional interaction of microRNA-496 (miR-496) with mTOR and its impact on the regulation of human ageing. Objectives: As T2DM is most prevalent in older adults, we hypothesized that miR-496 may also have an impact on mTOR regulation in T2DM. Methods: Based on real-time PCR and enzyme-linked immunosorbent assay, mTOR gene and protein expression as well as miR-496 expression were monitored in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from T2DM patients (median age: 71) and healthy age- and BMI matched controls (median age: 69). ­Results: We demonstrated significant upregulation of phospho-mTOR and P70S6 Kinase (P70S6K) levels and significant downregulation of miR-496 in PBMC from elderly T2DM patients in comparison to a BMI and age-matched control cohort. Moreover, significant upregulation of phospho-mTOR protein and significant downregulation of miR-496 were observed in advanced stages of obesity. Conclusions: BMI-dependent upregulation of mTOR and the inverse expression profile of miR-496 observed in elderly T2DM patients suggest a correlation with T2DM. Hence, our results indicate a potential association of miR-496 with mTOR expression in elderly T2DM patients and obesity. Since phosphorylation of P70S6K was also elevated in T2DM patients, we conclude that mTOR signaling through TORC1 may be affected in the regulation of T2DM.

scholarly journals Metformin a Potential Pharmacological Strategy in Late Onset Alzheimer’s Disease Treatment

2021 ◽  
Vol 14 (9) ◽  
pp. 890
Author(s):  
Saghar Rabiei Poor ◽  
Miren Ettcheto ◽  
Amanda Cano ◽  
Elena Sanchez-Lopez ◽  
Patricia Regina Manzine ◽  
...  
Keyword(s):  
Alzheimer’S Disease ◽  
Type 2 Diabetes ◽  
Alzheimer's Disease ◽  
Late Onset ◽  
Adenosine Monophosphate ◽  
Sirtuin 1 ◽  
Health Concern ◽  
Therapeutic Effects ◽  
Age Related

Alzheimer’s disease (AD) is one of the most devastating brain disorders. Currently, there are no effective treatments to stop the disease progression and it is becoming a major public health concern. Several risk factors are involved in the progression of AD, modifying neuronal circuits and brain cognition, and eventually leading to neuronal death. Among them, obesity and type 2 diabetes mellitus (T2DM) have attracted increasing attention, since brain insulin resistance can contribute to neurodegeneration. Consequently, AD has been referred to “type 3 diabetes” and antidiabetic medications such as intranasal insulin, glitazones, metformin or liraglutide are being tested as possible alternatives. Metformin, a first line antihyperglycemic medication, is a 5′-adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) activator hypothesized to act as a geroprotective agent. However, studies on its association with age-related cognitive decline have shown controversial results with positive and negative findings. In spite of this, metformin shows positive benefits such as anti-inflammatory effects, accelerated neurogenesis, strengthened memory, and prolonged life expectancy. Moreover, it has been recently demonstrated that metformin enhances synaptophysin, sirtuin-1, AMPK, and brain-derived neuronal factor (BDNF) immunoreactivity, which are essential markers of plasticity. The present review discusses the numerous studies which have explored (1) the neuropathological hallmarks of AD, (2) association of type 2 diabetes with AD, and (3) the potential therapeutic effects of metformin on AD and preclinical models.

scholarly journals mTOR Inhibition: From Aging to Autism and Beyond

Scientifica ◽  
2013 ◽  
Vol 2013 ◽  
pp. 1-17 ◽  
Author(s):  
Matt Kaeberlein
Keyword(s):  
Mtor Inhibitors ◽  
Cellular Level ◽  
Mtor Signaling ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Mtor Inhibition ◽  
Pharmacological Modulation ◽  
Related Disease ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related ◽  
Growing Body

The mechanistic target of rapamycin (mTOR) is a highly conserved protein that regulates growth and proliferation in response to environmental and hormonal cues. Broadly speaking, organisms are constantly faced with the challenge of interpreting their environment and making a decision between “grow or do not grow.” mTOR is a major component of the network that makes this decision at the cellular level and, to some extent, the tissue and organismal level as well. Although overly simplistic, this framework can be useful when considering the myriad functions ascribed to mTOR and the pleiotropic phenotypes associated with genetic or pharmacological modulation of mTOR signaling. In this review, I will consider mTOR function in this context and attempt to summarize and interpret the growing body of literature demonstrating interesting and varied effects of mTOR inhibitors. These include robust effects on a multitude of age-related parameters and pathologies, as well as several other processes not obviously linked to aging or age-related disease.

scholarly journals The mechanistic target of rapamycin (mTOR) and the silent mating-type information regulation 2 homolog 1 (SIRT1): oversight for neurodegenerative disorders

2018 ◽  
Vol 46 (2) ◽  
pp. 351-360 ◽  
Author(s):  
Kenneth Maiese
Keyword(s):  
Cell Death ◽  
Programmed Cell Death ◽  
Mating Type ◽  
Neurodegenerative Disorders ◽  
Progressive Increase ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
And Control ◽  
Mtor Complex 1 ◽  
Type Information

As a result of the advancing age of the global population and the progressive increase in lifespan, neurodegenerative disorders continue to increase in incidence throughout the world. New strategies for neurodegenerative disorders involve the novel pathways of the mechanistic target of rapamycin (mTOR) and the silent mating-type information regulation 2 homolog 1 (Saccharomyces cerevisiae) (SIRT1) that can modulate pathways of apoptosis and autophagy. The pathways of mTOR and SIRT1 are closely integrated. mTOR forms the complexes mTOR Complex 1 and mTOR Complex 2 and can impact multiple neurodegenerative disorders that include Alzheimer's disease, Huntington's disease, and Parkinson's disease. SIRT1 can control stem cell proliferation, block neuronal injury through limiting programmed cell death, drive vascular cell survival, and control clinical disorders that include dementia and retinopathy. It is important to recognize that oversight of programmed cell death by mTOR and SIRT1 requires a fine degree of precision to prevent the progression of neurodegenerative disorders. Additional investigations and insights into these pathways should offer effective and safe treatments for neurodegenerative disorders.

scholarly journals Next Generation Strategies for Geroprotection via mTORC1 Inhibition

2019 ◽  
Vol 75 (1) ◽  
pp. 14-23 ◽  
Author(s):  
Sabrina N Dumas ◽  
Dudley W Lamming
Keyword(s):  
Side Effects ◽  
Selective Inhibition ◽  
Target Of Rapamycin ◽  
Model Organisms ◽  
Next Generation ◽  
Rapamycin Treatment ◽  
Mechanistic Target Of Rapamycin ◽  
Age Related ◽  
Mtorc1 Signaling

Abstract Inhibition of mTORC1 (mechanistic Target Of Rapamycin Complex 1) with the pharmaceutical rapamycin prolongs the lifespan and healthspan of model organisms including rodents, with evidence now emerging that rapamycin and its analogs may also have rejuvenative effects in dogs and humans. However, the side effects associated with long-term rapamycin treatment, many of which are due to inhibition of a second mTOR complex, mTORC2, have seemed to preclude the routine use of rapamycin as a therapy for age-related diseases. Here, we discuss recent findings suggesting that strong, chronic inhibition of both mTOR complexes may not be necessary to realize the geroprotective effects of rapamycin. Instead, modestly but specifically inhibiting mTORC1 via a variety of emerging techniques, including intermittent or transient treatment with rapamycin derivatives, or specific dietary regimens, may be sufficient to promote health and longevity with reduced side effects. We will also discuss prospects for the development of new molecules that, by harnessing the detailed molecular understanding of mTORC1 signaling developed over the last decade, will provide new routes to the selective inhibition of mTORC1. We conclude that therapies based on the selective inhibition of mTORC1 may soon permit the safer treatment of diseases of aging.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document