美发现线粒体钙通道关键驱动蛋白

2011-6-21 13:33 来源: 中国科学院
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  线粒体就像生物体内的电池,为几乎所有细胞供应能量,而支持这一供能过程的分子机制一直是个谜。据美国物理学家组织网6月20日(北京时间)报道,哈佛大学医学院和马萨诸塞综合医院研究人员通过查阅人类基因组项目数据库资料并结合实验分析,终于发现了驱动线粒体钙通道机制的关键蛋白。该发现发表在6月19日出版的《自然》杂志上。

  钙通道是专门针对钙离子的膜通道。生物体中的钙含量与许多最基本的生物过程密切相关,也和神经退行性疾病、糖尿病等的疾病环境有关。半个世纪以来,人们用生理和生物物理学的方法来研究钙通道,未能找到它的分子基础。

  哈佛大学医学院系统生物学副教授范思·穆萨和同事研究线粒体已经长达10年。2008年,他们曾鉴定出1098个人类和鼠类的线粒体蛋白,发表了一份综合蛋白及蛋白质组目录,名为“MitoCarta”,但其中大部分蛋白质的功能还不明确。2010年9月,他们通过MitoCarta目录找到了一个与线粒体摄取钙有关的特殊蛋白,命名为MICU1。

  但MICU1并没有跨越膜,只是钙通道机制中一个重要组成部分,作为膜通道调控器,与它相对应的蛋白才是真正的“运输车”。研究小组再以MICU1为引线,搜寻了全部RNA基因组和蛋白质表达数据库,以及包含了500个物种的基因组信息,终于发现有一种未知的、功能不明的蛋白质,在形状上跟MICU1正相对应。研究人员给它取名为MCU,即“线粒体钙单输送体”。

  为了证实MCU是线粒体钙吸收的关键蛋白,他们与Alnylam制药公司合作,利用一种RNAi工具(能选择性地使细胞中基因丧失活性)让小鼠肝脏中的MCU丧失了活性,尽管小鼠没有立即显出反应,但它们肝脏组织中的线粒体已经丧失了吸收钙的功能。

  穆萨表示,这在某些人类疾病中也能得到证实。神经组织退化类疾病的患者,其大脑神经元常会出现线粒体钙负荷超标。胰岛素等许多激素也是由于细胞质中的钙介入而释放,清除细胞质中的钙,线粒体就会发出相关信号。MICU1和MCU不仅对研究能量代谢和细胞信号之间的关系具有重要意义,对缺血性损伤、神经退行性疾病、糖尿病等多种疾病,也是重要的药物标靶。