2012年10月27日 讯 /生物谷BIOON/ --来自美国天普大学转化医学中心和宾夕法尼亚大学的研究人员鉴定出一种蛋白控制着钙离子进入细胞的能量源，即线粒体。当钙离子不受控制时，钙离子水平失去控制，从而导致心血管疾病、糖尿病和神经退化性疾病。这些发现有助于人们深入认识线粒体的内在工作机制，并且可能有助于科学家们更好地理解和靶向出错的某些细胞过程以便导致人们开发出治疗疾病的新方法。相关研究结果于2012年10月25日在线刊登在Cell期刊上。
维持合适钙离子水平对细胞正确发挥功能是必不可少的，而且在线粒体中发挥着特别重要的作用。细胞依赖于线粒体产生以ATP形式的能量。而ATP产生则依赖于钙离子，其中钙离子能够从细胞质的钙离子储存库流进线粒体中。科学家们几十年来一直都在研究钙离子摄取，但是在正常条件下，相应的控制机制一直是个未知数。
论文共同通信作者Muniswamy Madesh、共同作者Kevin Foskett博士和他们的同事们可能至少部分上解决了这个秘密。他们发现一种分子机制：一种被称作MICU1的线粒体蛋白保护着一种控制多少钙离子进入线粒体中的孔蛋白。他们发现MICU1与钙离子通道孔蛋白MCU一起相互合作来为进入线粒体中的钙离子数量设定一个界限，从而特异性地使得细胞在正常的静息状态下能够维持线粒体中的钙离子水平。
利用一种沉默基因表达的技术，研究人员发现当他们关闭MICU1时，线粒体快速地摄取过量的钙离子。当他们让这种分子再次表达时，钙离子流入再次处于控制之中。MICU1检测周围线粒体基质中一定范围内的钙离子水平，并维持着相对低的线粒体钙离子水平。
Madesh博士注意到，“这给我们一种线索：线粒体检测钙离子时可能存在一个界限，而这种蛋白发挥着类似于检测器的作用。”
Madesh说，“我们证实蛋白MICU1建立和控制着一种设置值，这种设置值在维持细胞钙离子体内平衡中发挥着至关重要的作用。健康细胞中的线粒体依赖于这种机制阻止正常生理条件下的钙离子超载。破坏这种蛋白和设置值以及长期提高线粒体钙离子水平可能导致神经元、心脏、肝脏和其他器官遭受损伤。线粒体钙离子在代谢功能和心血管功能上发挥着重要作用，而且维持这种体内平衡是非常重要的。缺乏这种设置值的细胞将导致线粒体功能紊乱和细胞死亡。”(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1016/j.cell.2012.10.011
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MICU1 Is an Essential Gatekeeper for MCU-Mediated Mitochondrial Ca2+ Uptake that Regulates Cell Survival
Karthik Mallilankaraman, Patrick Doonan, César Cárdenas, Harish C. Chandramoorthy, Marioly Müller, Russell Miller, Nicholas E. Hoffman, Rajesh Kumar Gandhirajan, Jordi Molgó, Morris J. Birnbaum et al.
Mitochondrial Ca2+ (Ca2+m) uptake is mediated by an inner membrane Ca2+ channel called the uniporter. Ca2+ uptake is driven by the considerable voltage present across the inner membrane (ΔΨm) generated by proton pumping by the respiratory chain. Mitochondrial matrix Ca2+ concentration is maintained five to six orders of magnitude lower than its equilibrium level, but the molecular mechanisms for how this is achieved are not clear. Here, we demonstrate that the mitochondrial protein MICU1 is required to preserve normal [Ca2+]m under basal conditions. In its absence, mitochondria become constitutively loaded with Ca2+, triggering excessive reactive oxygen species generation and sensitivity to apoptotic stress. MICU1 interacts with the uniporter pore-forming subunit MCU and sets a Ca2+ threshold for Ca2+m uptake without affecting the kinetic properties of MCU-mediated Ca2+ uptake. Thus, MICU1 is a gatekeeper of MCU-mediated Ca2+m uptake that is essential to prevent [Ca2+]m overload and associated stress.
