The mammalian target of rapamycin (mTOR) is a conserved Ser/Thr kinase that forms two functionally distinct complexes important for nutrient and growth factor signaling. While mTOR complex 1 (mTORC1) regulates mRNA translation and ribosome biogenesis, mTORC2 plays an important role in the phosphorylation and subsequent activation of Akt. Interestingly, mTORC1 negatively regulates Akt activation, but whether mTORC1 signaling directly targets mTORC2 remains unknown. Here we show that growth factors promote the phosphorylation of Rictor (rapamycin-insensitive companion of mTOR), an essential subunit of mTORC2. We found that Rictor phosphorylation requires mTORC1 activity and, more specifically, the p70 ribosomal S6 kinase 1 (S6K1). We identified several phosphorylation sites in Rictor and found that Thr1135 is directly phosphorylated by S6K1 in vitro and in vivo, in a rapamycin-sensitive manner. Phosphorylation of Rictor on Thr1135 did not affect mTORC2 assembly, kinase activity, or cellular localization. However, cells expressing a Rictor T1135A mutant were found to have increased mTORC2-dependent phosphorylation of Akt. In addition, phosphorylation of the Akt substrates FoxO1/3a and glycogen synthase kinase 3 alpha/beta (GSK3 alpha/beta) was found to be increased in these cells, indicating that S6K1-mediated phosphorylation of Rictor inhibits mTORC2 and Akt signaling. Together, our results uncover a new regulatory link between the two mTOR complexes, whereby Rictor integrates mTORC1-dependent signaling.

The Ras/mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway regulates a variety of cellular processes by activating specific transcriptional and translational programs. Ras/MAPK signaling promotes mRNA translation and protein synthesis, but the exact molecular mechanisms underlying this regulation remain poorly understood. Increasing evidence suggests that the mammalian target of rapamycin (mTOR) plays an essential role in this process. Here, we show that Raptor, an essential scaffolding protein of the mTOR complex 1 (mTORC1), becomes phosphorylated on proline-directed sites following activation of the Ras/MAPK pathway. We found that ERK1 and ERK2 interact with Raptor in cells and mediate its phosphorylation in vivo and in vitro. Using mass spectrometry and phosphospecific antibodies, we found three proline-directed residues within Raptor, Ser(8), Ser(696), and Ser(863), which are directly phosphorylated by ERK1/2. Expression of phosphorylation-deficient alleles of Raptor revealed that phosphorylation of these sites by ERK1/2 normally promotes mTORC1 activity and signaling to downstream substrates, such as 4E-BP1. Our data provide a novel regulatory mechanism by which mitogenic and oncogenic activation of the Ras/MAPK pathway promotes mTOR signaling.

Congenital malformations can be manifested as combinations of phenotypes that co-occur more often than expected by chance. In many such cases, it has proved difficult to identify a genetic cause. We sought the genetic cause of cardiac, vertebral, and renal defects, among others, in unrelated patients.

ABSTRACT Acute kidney injury (AKI) is a common clinical disorder linked to high rates of illness and death. Ischemia is a leading cause of AKI, which can result in chronic kidney disease (CKD) through a maladaptive repair process characterised by failed epithelial regeneration, inflammation, and metabolic dysregulation. No targeted therapies exist to prevent the AKI to CKD transition and insight into ischemic AKI and maladaptive repair in humans remains limited. In this study, we report that human kidney organoids recapitulate select molecular and metabolic signatures of AKI and maladaptive repair in response to hypoxic injury. Transcriptional, proteomic, and metabolomic profiling revealed signatures of tubular injury, cell death, cell cycle arrest and altered metabolism in kidney organoids cultured in hypoxic conditions. After recovery in normoxic conditions, injured organoids displayed increased signatures associated with maladaptive repair like TNF, NF-κB, and JAK-STAT pathways, and S100A8/9. Single cell RNA sequencing localised biomarkers of AKI and maladaptive repair such as GDF15, MMP7, ICAM1, TGFB1, SPP1, C3 and CCN1 to injured proximal and distal tubules. Metabolic phenotypes linked to CKD were also evident including dysregulated glycolysis and gluconeogenesis, amino acid, bicarbonate and lipid metabolism, and elevated ceramide levels. Our multi-omic analysis provides compelling evidence for the use of kidney organoids as a model of human ischemic AKI and maladaptive repair, highlighting new and conserved biomarkers and mechanisms, and opportunities for drug screening. Summary Human kidney organoids recapitulate molecular and metabolic signatures of ischemic acute kidney injury and maladaptive repair, providing new insight into human disease mechanisms and opportunities for drug development.

Abstract Kidney development is known to be driven by interactions between stromal, nephron and ureteric epithelium progenitors in the nephrogenic niche. In contrast, the epithelial nephrons generated in this environment have largely been considered a product of niche rather than an active participant in the signalling interactions that maintain it. However, knockout of Wnt4 , a gene required for nephron formation and stromal development, results in hypoplastic kidneys. We hypothesised that the forming nephron may play a role in maintaining the nephrogenic niche. In support of this hypothesis, conditional deletion of Wnt4 from the nephron lineage resulted in nephron progenitor dispersal and death, reduced branching morphogenesis and nephron progenitor cell number. Bulk and single cell transcriptional profiling of Wnt4 mutant kidneys revealed a downregulation of BMP signalling effectors Id1 , and Id3 in nephron progenitor cells, implicating Wnt4 target BMP4 as a paracrine signal mediating feedback from the committing nephron. Recombinant BMP4 restored nephron progenitor compaction in cultured Wnt4 mutant kidneys and blocked differentiation in wildtype controls mirroring the role of BMP7-MAPK signalling in progenitor self-renewal. Our data supports a revised model of the nephrogenic niche in which forming nephrons promote progenitor maintenance and branching morphogenesis, in part via paracrine BMP4 signalling under the control of Wnt4 . This requirement for nephron-derived signals for maintenance of the nephrogenic niche provides new mechanistic insight into kidney morphogenesis and human renal hypodysplasia phenotypes associated with deleterious WNT4 mutations.