研究人员发现了看门人蛋白，这是细胞能量来源的新细节

天普大学转化医学中心和宾夕法尼亚大学的研究人员已经发现了一种蛋白质，它是控制钙快速进入细胞能量来源——线粒体的把关人。如果不控制这个钙通道，钙水平就会失控，导致心血管疾病、糖尿病和神经退行性变。该研究结果发表在2012年10月25日的杂志上细胞，为线粒体的内部运作提供了重要的新见解，并可能最终帮助科学家更好地理解和瞄准某些出错的细胞过程，从而开发出治疗疾病的新疗法。

＂钙对细胞信号传递和保持钙在一定水平至关重要线粒体重要的是帮助调节各种细胞过程和生理，”共同资深作者Muniswamy Madesh博士说，他是天普大学医学院生物化学助理教授和天普转化医学中心的成员。“我们已经证明，这种看门人为钙建立了一个阈值，并防止它冲进和淹没线粒体，如果不受控制，线粒体可以像海绵一样吸收细胞中的大量钙。”这些结果可能会帮助我们找到新的控制方法钙含量防止可能导致疾病的问题。”

维持适当水平的钙对细胞正常工作至关重要，在线粒体中尤为重要。细胞依赖线粒体以化学物质ATP的形式产生可用的能量来源，这是正常运作所必需的细胞的新陈代谢和其他活动。ATP的产生反过来又取决于钙，或者更确切地说，是带电的钙离子它可以从细胞的储存库流入线粒体细胞质．科学家们研究了钙的吸收通过线粒体进行了大约50年的研究，但在正常情况下管理它的机制细节尚不清楚。

马德什博士、宾夕法尼亚大学的共同资深作者凯文·福斯克特博士和他们的同事可能至少部分地解开了这个谜团。他们发现了一种分子机制——一种名为MICU1的线粒体“看门人”蛋白质，它保护着一个蛋白质孔，控制着进入线粒体的钙的数量。研究人员发现，MICU1与钙通道孔MCU一起工作，为进入线粒体的钙量设置一个阈值，特别是使细胞在正常的“静息状态”下保持线粒体中的钙水平。

通过使用一种抑制基因和蛋白质表达的技术，研究人员发现，当他们关闭MICU1时，多余的细胞钙会迅速被线粒体吸收。当他们重新表达这个分子时，他们发现钙的流入再次得到了控制。MICU1在周围线粒体基质中检测到一定水平的钙，保持相对较低的线粒体钙水平——大约比所谓的“平衡”水平低5到6倍。

“这给了我们一个线索，也许存在一个阈值，在这个阈值下，线粒体可以感知细胞中的钙，而这种蛋白质就像一个传感器，”马德什博士指出。

“我们已经证明，MICU1建立并控制了一个设定值，这对维持细胞的钙稳态至关重要，”马德什博士说。“在生理条件下，健康细胞中的线粒体依靠这种机制来保护自己免受钙超载的影响。破坏这一“把关人”和“设定值”，长期提高线粒体钙含量，可能会导致神经元、心脏、肝脏和其他器官的损伤。线粒体钙对新陈代谢和心血管功能很重要，保持这种内稳态至关重要。细胞缺乏这一设定点将导致线粒体功能障碍和细胞死亡。”

天普大学医学院生物化学系和转化医学中心博士后、第一作者Karthik Mallilankaraman博士说，这些发现表明有一系列潜在的治疗选择有待探索，包括基因治疗。

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