線(xiàn)粒體就像生物體內的電池,為幾乎所有細胞**能量,而支持這一供能過(guò)程的分子機制一直是個(gè)謎。據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月20日(北京時(shí)間)報道,哈佛大學(xué)醫學(xué)院和馬薩諸塞綜合醫院研究人員通過(guò)查閱人類(lèi)基因組項目數據庫資料并結合實(shí)驗分析,終于發(fā)現了驅動(dòng)線(xiàn)粒體鈣通道機制的關(guān)鍵蛋白。
鈣通道是專(zhuān)門(mén)針對鈣離子的膜通道。生物體中的鈣含量與許多最基本的生物過(guò)程密切相關(guān),也和神經(jīng)退行性疾病、糖尿病等的疾病環(huán)境有關(guān)。半個(gè)世紀以來(lái),人們用生理和生物物理學(xué)的方法來(lái)研究鈣通道,未能找到它的分子基礎。
哈佛大學(xué)醫學(xué)院系統生物學(xué)副教授范思·穆薩和同事研究線(xiàn)粒體已經(jīng)長(cháng)達10年。2008年,他們曾鑒定出1098個(gè)人類(lèi)和鼠類(lèi)的線(xiàn)粒體蛋白,發(fā)表了一份綜合蛋白及蛋白質(zhì)組目錄,名為“MitoCarta”,但其中大部分蛋白質(zhì)的功能還不明確。2010年9月,他們通過(guò)MitoCarta目錄找到了一個(gè)與線(xiàn)粒體攝取鈣有關(guān)的特殊蛋白,命名為MICU1。
但MICU1并沒(méi)有跨越膜,只是鈣通道機制中一個(gè)重要組成部分,作為膜通道調控器,與它相對應的蛋白才是真正的“運輸車(chē)”。研究小組再以MICU1為引線(xiàn),搜尋了全部RNA基因組和蛋白質(zhì)表達數據庫,以及包含了500個(gè)物種的基因組信息,終于發(fā)現有一種未知的、功能不明的蛋白質(zhì),在形狀上跟MICU1正相對應。研究人員給它取名為MCU,即“線(xiàn)粒體鈣單輸送體”。
為了證實(shí)MCU是線(xiàn)粒體鈣吸收的關(guān)鍵蛋白,他們與Alnylam制藥公司合作,利用一種RNAi工具(能選擇性地使細胞中基因喪失活性)讓小鼠肝臟中的MCU喪失了活性,盡管小鼠沒(méi)有立即顯出反應,但它們肝臟組織中的線(xiàn)粒體已經(jīng)喪失了吸收鈣的功能。
穆薩表示,這在某些人類(lèi)疾病中也能得到證實(shí)。神經(jīng)組織退化類(lèi)疾病的患者,其大腦神經(jīng)元常會(huì )出現線(xiàn)粒體鈣負荷超標。胰島素等許多激素也是由于細胞質(zhì)中的鈣介入而釋放,清除細胞質(zhì)中的鈣,線(xiàn)粒體就會(huì )發(fā)出相關(guān)信號。MICU1和MCU不僅對研究能量代謝和細胞信號之間的關(guān)系具有重要意義,對缺血性損傷、神經(jīng)退行性疾病、糖尿病等多種疾病,也是重要的藥物標靶。
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