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膜受体酪氨酸激酶(RTKs)-PI3K/PTEN-AKT-TSC1/2-mTOR信号通路在控制细胞的生长、增殖、存活和分化等生命过程中起着重要作用。由于该通路包含有很多原癌基因如RTKs、PI3K、AKT和mTOR,抑癌基因如PTEN和TSC1/TSC2,它们的异常激活或失活都将导致mTOR信号的过度活化而致瘤,因此这条通路是肿瘤细胞中最常见信号传导异常之一,但mTOR活化导致肿瘤发生的具体机制至今仍不甚清楚。已知细胞的分化需要正常的mTOR功能来维持,我们发现过度活化的mTOR抑制细胞分化。因此本研究利用一系列mTOR过度活化的细胞探讨mTOR对细胞分化的影响及其分子机制。Notch是一个跨膜受体,当相应配体与其结合后,就会活化细胞内的γ内切酶将Notch切割,产生具有转录活性的胞内段NICD,释放并转移到核内,激活下游靶基因的表达。Notch信号是调节细胞分化的重要途径一,与肿瘤发生密切相关,mTOR与Notch信号在肿瘤发生发展中的相互作用仍未明确,有待于进一步研究。我们提出的科研假设是mTOR通过上调Notch信号调节细胞分化。首先我们将能够启动脂肪细胞分化的基因PPARγ和启动肌肉细胞分化的基因MyoD分别转入野生型和mTOR过度活化的细胞中,建立脂肪分化和肌肉分化的细胞模型。比较野生型和mTOR过度活化的细胞分化情况,以及用mTOR抑制剂rapamycin处理后,细胞分化的改变,发现mTOR过度活化时可以抑制细胞分化。接下来我们探讨了PI3K-AKT下游的mTOR活化与Notch信号的关系。结果表明mTOR复合体1可以在转录水平上上调Notch的配体Jagged1的表达,最终上调Notch信号。通过改变分化细胞模型中的Notch信号,我们发现阻断mTOR过度活化的细胞中的Notch信号后,细胞的分化能力在一定程度上被恢复,而在野生型细胞中上调Notch信号,分化受到抑制,说明mTOR信号通路通过Notch信号调节细胞分化。利用Notch抑制剂处理mTOR过度活化的细胞后,其增殖受到了抑制。在mTOR过度活化的细胞中通过干扰Notch下游共转录激活子MAML1而下调Notch信号,将此细胞与对照细胞用于裸鼠成瘤实验,结果显示,下调Notch信号可以降低mTOR过度活化的细胞的致瘤能力。以上结果表明mTOR影响肿瘤发生发展至少部分通过上调Notch信号实现。综上所述,过度活化的mTOR通过上调Notch信号而抑制细胞分化,这可能是mTOR导致肿瘤发生的机制之一。我们的研究结果提示RTKs-PI3K-AKT-mTOR通路和Jagl-Notch信号中的各个蛋白均可成为治疗mTOR信号通路过度活化的肿瘤的重要靶点。