- 科學家發現線粒體超微結構由鈣傳感器調控
- 來源：天普大學 發表于 2025/3/20
圖片來源：Pixabay/CC0 公共領域
鈣穩態，涉及細胞內鈣離子的流動，對于細胞信號傳導和功能至關重要。重要的是，鈣會進入被稱為線粒體的細胞 “發電站”，在那里它微調能量的產生�，F在，天普大學劉易斯・卡茨醫學院的新研究表明，就線粒體而言，鈣還有另一個至關重要的功能 —— 作為線粒體超微結構的調節因子。
這項發表在《科學信號》雜志上的新研究，首次表明線粒體超微結構是由鈣結合蛋白 MICU1 調控的。MICU1 對于線粒體接觸位點和嵴組織系統（MICOS）的功能是必需的，該系統控制著線粒體內外膜的結構。鈣、MICU1 和 MICOS 之間緊密協調的相互作用，對于調節細胞能量代謝和細胞死亡至關重要。
“我們從之前的研究中得知，MICU1 結合并調節 MCU（線粒體中的主要鈣轉運體），并且 MICU1 基因的缺失會破壞線粒體的結構，” 卡茨醫學院心血管研究中心主任、這項新研究的高級研究員約翰・W・埃爾羅德博士解釋道。
“這項研究的第一作者達南德拉・托馬爾發現，當 MCU 被敲除時，MICU1 仍然會形成高分子量復合物。這讓我們想到，MICU1 除了通過 MCU 通道調節鈣攝取之外，還在結合并發揮著其他作用。”
為了研究 MICU1 在線粒體中存在第二種功能的可能性，埃爾羅德博士及其同事采用了一種稱為鄰近生物素化的方法，他們將生物素連接酶與 MICU1 蛋白分子融合。在這個系統中，任何與 MICU1 非常接近接觸的蛋白質都會被標記上生物素。
然后，研究團隊在缺乏 MCU 的細胞中表達 MICU1 - 生物素連接酶融合蛋白，以分離和鑒定與 MICU1 結合的伙伴蛋白，這些蛋白與其與線粒體鈣單向轉運體通道相互作用的經典作用無關。
令人驚訝的是，研究人員發現 MICOS 復合物的兩個組成部分與 MICU1 強烈相互作用。
“MICOS 主要負責決定線粒體內外膜的結構，包括將內膜折疊成嵴，” 埃爾羅德博士說。
嵴在調節線粒體的多種功能中起著重要作用，包括電子傳遞鏈、生物能量學和細胞死亡。
這項研究提供了一個框架，用于理解線粒體內膜與線粒體內部空間（或基質）之間的鈣信號傳導。這些新發現也揭示了線粒體重塑背后的細胞信號通路，而線粒體重塑是疾病的一個常見特征。
“許多疾病都受到線粒體超微結構的影響，并且在心血管疾�。ㄈ缧牧λソ撸┲�，一些 MICOS 成分會發生改變，” 埃爾羅德博士補充道。
雖然利用對 MICU1 和 MICOS 的理解來開發新療法還有很長的路要走，但對這些成分之間相互作用的深入了解為藥物研發奠定了必要的基礎。
更多信息：達南德拉・托馬爾等人，《MICU1 獨立于線粒體 Ca2 + 單向轉運體通道調節線粒體嵴的結構和功能》，《科學信號》（2023 年）。DOI: 10.1126/scisignal.abi8948
期刊信息：《科學信號》
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