Митохондриальный унипортер кальция

Митохондриальный кальциевый унипортер (MCU) — это трансмембранный белок , который обеспечивает прохождение ионов кальция из цитозоля клетки в митохондрии . Его активность регулируется MICU1 и MICU2, которые вместе с MCU составляют комплекс митохондриального кальциевого унипортера. ^[1]

MCU является одним из основных источников поглощения кальция митохондриями, а поток зависит от мембранного потенциала внутренней митохондриальной мембраны и концентрации кальция в цитозоле относительно концентрации в митохондриях. Балансировка концентрации кальция необходима для увеличения энергоснабжения клетки и регулирования клеточной смерти. Кальций балансируется через MCU в сочетании с натрий-кальциевым обменником .

MCU имеет очень низкое сродство к кальцию, поэтому концентрация цитозольного кальция должна быть приблизительно 5-10 мкМ для значительного транспорта кальция в митохондрии. Митохондрии тесно связаны с эндоплазматическим ретикулумом (ЭР) в местах контакта, который содержит хранилища клеточных ионов кальция для кальциевой сигнализации . Присутствие 1,4,5-трифосфата (IP ₃ ) запускает высвобождение кальция из этих внутриклеточных хранилищ, что создает микродомены с высокой концентрацией кальция между ЭР и митохондриями, создавая условия для поглощения кальция MCU. ^[2]

Рутениевый красный и Ru360 являются типичными реагентами, используемыми для экспериментальной блокировки MCU с целью изучения его свойств и роли в митохондриальной сигнализации. ^{[3] [4]}

Митохондриальный кальциевый захват 1 (MICU1) — это однопроходный мембранный белок, он содержит 2 связывающих домена. Этот белок был впервые обнаружен до MCU всего на несколько месяцев. MICU1 использовался в качестве приманки, чтобы выяснить, что представляет собой ядро ​​митохондриального кальциевого унипортера. ^[2] После того, как были обнаружены как MICU1, так и MCU, ученые сделали несколько интригующих открытий в отношении двух белков. И MICU1, и MCU имеют схожие последовательности РНК, одинаковый паттерн экспрессии, и оба они взаимодействуют друг с другом в межмитохондриальной мембране. Впервые он был обнаружен с помощью скрининга мембраны с помощью siRNA. Функции MICU1 все еще изучаются; однако есть некоторые важные функции, которые MICU1 играет в межмитохондриальной мембране. MICU1 помогает стабилизировать весь комплекс митохондриального кальциевого унипортера, он также ограничивает количество кальция, которое попадает в клетку при низких концентрациях кальция. Однако, наряду с ограничением поступления кальция в митохондриальный матрикс, он функционирует совместно с MCU, удерживая накопленный кальций внутри матрикса митохондрий ^[2] и способствуя ионной специфичности, предотвращая аномальную загрузку переходных металлов в митохондрии. ^{[5] [6] [7]}

Митохондриальный кальциевый захват 2 (MICU2) — еще один межмитохондриальный мембранный белок. Он работает вместе с MICU1 и содержит примерно 25% той же последовательности ДНК. ^[2] MICU2 работает с MICU1 и MCU, чтобы уменьшить количество кальция, поступающего в матрикс. Показано, что когда MICU1 и MICU2 секвестрируются, происходит снижение кальция; однако, когда MICU1 секвестрируется, а MICU2 активируется, происходит нормальный поток кальция. Также показано, что все три, MCU, MICU1 и MICU2, являются частью одного комплекса, митохондриальный кальциевый унипортерный комплекс возобновляется. ^[2] Исследования с использованием техники CRISPR/Cas9 показали, что MICU1 и MICU2 играют и другие роли. Они необходимы для роста клеток, инвазии клеток и репликации клеток.