科学家发现线粒体超微结构由钙传感器调节

钙稳态涉及细胞内钙离子的流动，对细胞信号传导和功能至关重要。重要的是，钙进入称为线粒体的细胞动力装置，在那里它微调能量产生。现在，天普大学刘易斯卡茨医学院的新研究表明，当涉及到线粒体时，钙还有另一种至关重要的功能 - 作为线粒体超微结构的调节器。

这项发表在《科学信号》杂志上的新研究首次表明线粒体超微结构受钙结合蛋白MICU1的调节。MICU1是线粒体接触位点和嵴组织系统(MICOS)功能所必需的，它控制着线粒体内外膜的结构。钙、MICU1和MICOS之间紧密协调的相互作用对于调节细胞能量和细胞死亡至关重要。

“我们从以前的工作中知道，MICU1结合并调节MCU，线粒体中的主要钙转运蛋白，并且MICU1基因的缺失会破坏线粒体结构，”Katz医学院心血管研究中心主任John W. Elrod博士解释说。

该研究的第一作者Dhanendra Tomar发现，当MCU被删除时，MICU1仍然形成高分子量复合物。这向我们表明，MICU1具有结合性，除了通过MCU通道调节钙摄取外，还做了其他事情。

为了研究MICU1在线粒体中第二种功能的可能性，Elrod博士及其同事使用了一种称为邻近生物素化的方法，其中他们将生物素连接酶融合到MICU1蛋白分子中。在这个系统中，任何与MICU1非常密切接触的蛋白质都会被生物素标记。

然后，研究小组在缺乏MCU的细胞中表达MICU1-生物素连接酶融合蛋白，以分离和鉴定与其与线粒体钙单转运通道相互作用的典型作用无关的MICU1结合伴侣。

令人惊讶的是，研究人员发现MICOS复合物的两个组成部分与MICU1强烈相互作用。

“MICOS主要负责决定内外线粒体膜的结构，包括将内膜折叠成嵴，”Elrod博士说。

嵴在调节多种线粒体功能方面起着重要作用，包括电子传递链、生物能量学和细胞死亡。

该研究提供了一个框架来了解线粒体膜上的钙信号与线粒体的内部空间或基质。新发现还揭示了线粒体重塑背后的细胞信号通路，这是疾病的常见特征。

“许多疾病受到线粒体超微结构的影响，一些MICOS成分在心血管疾病中被改变，如心力衰竭，”Elrod博士补充说。

虽然利用对MICU1和MICOS的理解来开发新疗法还有很长的路要走，但对这些成分之间相互作用的洞察力构成了药物发现的必要基础。