科学家确定线粒体钙吸收和生物能学的关键因素

线粒体是细胞的能量电池，但它们也执行其他关键功能，包括保护细胞免受钙超载，钙超载是某些心血管和神经退行性疾病中细胞死亡的一个重要原因。这种安全机制的基础是一种称为线粒体Ca2+单转运体(MCU)的蛋白质复合物。天普大学(LKSOM) Lewis Katz医学院的科学家们的新工作精确地显示了MCU蛋白是如何聚集在一起影响钙吸收的，揭示了MCU复合体的生理作用及其对细胞生物能学的重要性的新光。

据该研究的高级研究员、LKSOM医学遗传和分子生物化学系转化研究中心副教授Muniswamy Madesh博士称，各种MCU组件如何组装和作为一个单元发挥作用一直是个谜。然而，了解它们是如何结合在一起的，对于理解MCU活动至关重要。

“线粒体通过单转运体在细胞中吸收钙，”马德什博士解释说。“这一过程对细胞存活至关重要。当线粒体钙摄取失败时，细胞内被称为自噬的降解过程就会启动。”自噬可以细胞在压力下平衡能量来源是由过量的钙以及钙诱导的氧化应激，这些因素也可以激活细胞死亡通路。

这项新研究于5月12日在线发表在该杂志上细胞的报道， Madesh博士和他的同事证明，MCUR1，一个单转运蛋白调节器，为MCU复合体扮演了一个支架，结合到MCU和一种被称为基本MCU调节器(EMRE)的蛋白质。MCU和EMRE协同工作，保护细胞免受钙超载的影响，这在没有mcur1的协调作用下是无法实现的。缺乏MCUR1的小鼠线粒体钙摄取受损，导致线粒体生物能危机，细胞能量生产减少。在血管内皮细胞研究人员发现，MCUR1缺失会特异性地导致细胞迁移减少和自噬增加。内皮细胞的迁移是新血管生长所必需的。

“MCUR1的功能就像一个编舞，将MCU复合体的结构组件结合在一起，”Madesh博士解释说。“MCUR1的这一作用可能对改善我们对以线粒体功能障碍为核心特征的疾病的理解具有重要意义。”

钙超载和线粒体功能障碍是心脏病发作和中风期间细胞损伤的主要原因，是神经退行性疾病细胞损伤的重要因素。影响MCUR1功能的突变是否参与了这些疾病中观察到的线粒体破坏尚不清楚。

Madesh博士及其同事下一步计划研究MCUR1的小分子激活效应。MCUR1/MCU结合区突变破坏了MCU复合体的组装。然而，尽管存在这些突变，小分子可能能够促进MCU复杂的组装。理论上，MCUR1的治疗应用可以增加钙吸收，恢复细胞能量水平。

然而，马德什博士认为，“微调MCUR1活性水平将是关键。线粒体钙的吸收这是必要的，但诱导细胞器内的钙超载会对细胞功能和存活产生严重后果。”

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