Tutte le cellule eucariotiche devono regolare la loro crescita in base ai segnali provenienti dal loro ambiente.

Alcuni geni, come il bersaglio meccanicistico della rapamicina, o mTOR, rispondono a vari fattori per regolare i processi cellulari fondamentali, tra cui la disponibilità di nutrienti, fattori di crescita e stress cellulare.

mTOR è una grande proteina chinasi di cellule di mammifero che esiste in due complessi multiproteici funzionalmente distinti: il complesso mTOR 1 o mTORC1 e il complesso mTOR 2 o mTORC2.

All'interno di una rete di segnalazione mTOR immensamente complessa, la via PI(3)K/AKT/mTOR svolge un ruolo cruciale nel controllo della crescita cellulare.

Dopo la stimolazione mediante il legame dell'insulina o dei fattori di crescita insulino-simili, le tirosin-chinasi recettoriali sulla superficie cellulare attivano la molecola di segnalazione a valle: fosfatidilinositolo 3-chinasi o PI(3)K.

Il PI(3)K attivo genera fosfatidilinositolo 3,4,5-trisfosfato o PIP3, che consente alla chinasi 1 dipendente dal 3-fosfoinositide o PDK1 di fosforilare e attivare un'altra proteina chiamata AKT.

La proteina attiva AKT, a sua volta, fosforila e inibisce l'attività del complesso tuberina-amartina o complesso TSC che sopprime la crescita.

Il complesso TSC ha un'attività attivante la GTPasi. Nel suo stato attivo, converte RHEB, una proteina legata alla membrana lisosomiale, da uno stato attivo a uno inattivo, mantenendo quindi mTORC1 nel suo stato inattivo.

Quando AKT inattiva il complesso TSC, RHEB può rimanere in uno stato attivo legato al GTP. Il RHEB attivo può attivare ulteriormente mTORC1.

L'attivo mTORC1 supporta la crescita e la proliferazione cellulare sovraregolando la biosintesi di macromolecole, come proteine e lipidi, e riducendo l'autofagia.

A causa del suo ruolo chiave nella crescita e nel metabolismo cellulare, le cellule tumorali spesso sfruttano la via di segnalazione mTOR per facilitare la crescita sostenuta delle cellule tumorali. Pertanto, si è comunemente scoperto che i geni nelle vie di segnalazione mTOR sono mutati nei tumori umani.

Tali mutazioni portano ad un'attivazione anomala della via mTOR anche in assenza di segnali appropriati.

Di conseguenza, le cellule tumorali che sfruttano questo percorso possono eludere l'autofagia e sintetizzare più proteine e lipidi per supportare la progressione precoce del tumore.