Большинство здоровых клеток производят топливный АТФ за счет сложного процесса. Знание того, как АТФ производится хранилищем энергии клетки - митохондриями, - важно для понимания нормального состояния клетки, а также того, что происходит, когда что-то идет не так, например, при раке, сердечно-сосудистых заболеваниях, нейродегенерации и многих редких нарушениях в клетках. митохондрии.
Связанные изображения
Кевин Фоскетт (слева), Мунисвами Мадеш (в центре) и первый автор Картик Маллиланкараман (справа)
Кевин Фоскетт (слева), Мунисвами Мадеш (в центре) и первый автор Картик Маллиланкараман (справа).
Ссылки по теме
Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете
Система здравоохранения Пенсильванского университета
Два года назад Кевин Фоскетт, доктор философии , профессор физиологии в Медицинской школе Перельмана Пенсильванского университета , и его коллеги обнаружили, что фундаментальный контроль АТФ - это постоянный шаттл кальция в митохондрии из другого клеточного отсека . Они обнаружили, что митохондрии полагаются на этот перенос, чтобы вырабатывать достаточно АТФ для поддержания нормального клеточного метаболизма.
Теперь лаборатория Фоскетта и лаборатория соавтора-корреспондента Мунисвами Мадеша, доктора философии из Университета Темпл, обнаружили важный механизм, который регулирует поток кальция в митохондрии, описанный в выпуске Cell от 26 октября . Они продемонстрировали, что митохондриальный белок MICU1 необходим для установления надлежащего уровня поглощения кальция в нормальных условиях.
Поддержание правильного уровня кальция в митохондриях играет важную роль в клеточной физиологии: например, поток кальция через внутреннюю митохондриальную мембрану регулирует выработку энергии клетками и активацию путей клеточной смерти. В отсутствие MICU1 Мадеш и Фоскетт обнаружили, что митохондрии становятся перегруженными кальцием, генерируя избыточное количество реактивных молекул кислорода и, в конечном итоге, погибая клетки.
Десятилетия в создании
Митохондриальный кальций изучается в Пенсильвании в течение почти пяти десятилетий, начиная с наблюдений, сделанных покойным Бриттоном Ченсом, почетным профессором биохимии и биофизики Элдриджа Ривза Джонсона в 1960-х годах и физиологом Тони Скарпа в начале 1970-х. Поглощение кальция управляется напряжением на внутренней митохондриальной мембране и опосредовано избирательным кальциевым ионным каналом, называемым унипортером. В то время как надлежащий уровень притока кальция необходим митохондриям для производства достаточного количества АТФ для поддержки клеточных процессов, слишком большой приток приводит к перегрузке митохондрий и токсичен. Поскольку производство АТФ генерирует большое отрицательное напряжение, которое привлекает положительно заряженный ион кальция, митохондрии постоянно подвергаются риску перегрузки кальцием.
Митохондриям каким-то образом удается поддерживать концентрацию кальция в митохондриальном матриксе на благоприятном уровне. Примечательно, что эти уровни в 100 000–1 000 раз ниже, чем ожидалось, если бы кальций просто находился в равновесии с цитоплазмой. Молекулярные механизмы этого остаются неясными.
Foskett и Madesh обнаружили, что MICU1 взаимодействует с унипортерным белком кальциевых каналов MCU и тормозит поглощение кальция митохондриями. Эта регуляция необходима для предотвращения перегрузки митохондрий кальцием и связанного с этим клеточного стресса.
