Interactions among mTORC, AMPK and SIRT: a computational model for cell energy balance and metabolism
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Cells adapt their metabolism and activities in response to signals from their surroundings, and this ability is essential for their survival in the face of perturbations. In tissues a deficit of these mechanisms is commonly associated with cellular aging and diseases, such as cardiovascular disease, cancer, immune system decline, and neurological pathologies. Several proteins have been identified as being able to respond directly to energy, nutrient, and growth factor levels and stress stimuli in order to mediate adaptations in the cell. In particular, mTOR, AMPK, and sirtuins are known to play an essential role in the management of metabolic stress and energy balance in mammals. METHODS: To understand the complex interactions of these signalling pathways and environmental signals, and how those interactions may impact lifespan and health-span, we have developed a computational model of metabolic signalling pathways. Specifically, the model includes (i) the insulin/IGF-1 pathway, which couples energy and nutrient abundance to the execution of cell growth and division, (ii) mTORC1 and the amino acid sensors such as sestrin, (iii) the Preiss-Handler and salvage pathways, which regulate the metabolism of NAD+ and the NAD+ -consuming factor SIRT1, (iv) the energy sensor AMPK, and (v) transcription factors FOXO and PGC-1α. RESULTS: The model simulates the interactions among key regulators such as AKT, mTORC1, AMPK, NAD+ , and SIRT, and predicts their dynamics. Key findings include the clinically important role of PRAS40 and diet in mTORC1 inhibition, and a potential link between SIRT1-activating compounds and premature autophagy. Moreover, the model captures the exquisite interactions of leucine, sestrin2, and arginine, and the resulting signal to the mTORC1 pathway. These results can be leveraged in the development of novel treatment of cancers and other diseases. CONCLUSIONS: This study presents a state-of-the-art computational model for investigating the interactions among signaling pathways and environmental stimuli in growth, ageing, metabolism, and diseases. The model can be used as an essential component to simulate gene manipulation, therapies (e.g., rapamycin and wortmannin), calorie restrictions, and chronic stress, and assess their functional implications on longevity and ageing-related diseases. Video Abstract.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».