Mis hoiab raku energiaallika töös?

Mis hoiab raku energiaallika töös?
Mis hoiab raku energiaallika töös?
Anonim

Enamik terveid rakke toetuvad kütuse ATP tootmiseks keerulisele protsessile. Teadmine, kuidas raku energiavaru – mitokondrid – toodab ATP-d, on oluline selleks, et mõista raku normaalset seisundit ja ka seda, mis juhtub siis, kui asjad lähevad valesti, näiteks vähi, südame-veresoonkonna haiguste, neurodegeneratsiooni ja paljude haruldaste mitokondrite häirete korral..

Kaks aastat tagasi avastasid Pennsylvania ülikooli Perelmani meditsiinikooli füsioloogiaprofessor Kevin Foskett ja tema kolleegid, et ATP tootmise põhiline kontroll on k altsiumi pidev transport mitokondritesse teisest rakusambrist..Nad leidsid, et mitokondrid sõltuvad sellest ülekandest, et toota piisav alt ATP-d, et toetada normaalset raku ainevahetust.

Fosketti labor ja kolleegi PhD Muniswamy Madeshi labor Temple'i ülikoolist avastasid eelmisel kuul olulise mehhanismi, mis reguleerib k altsiumi voolu mitokondritesse, mida kirjeldati ajakirja Cell 26. oktoobri numbris. Nad leidsid, et mitokondriaalne valk MICU1 on vajalik normaalse k altsiumi omastamise taseme saavutamiseks.

Ajakirjas Nature Cell Biology sel nädalal ilmuvas uues artiklis kirjeldab sama Penn-Temple'i meeskond uut valku ja selle funktsiooni. Sarnaselt MICU1-ga suhtleb see uus valk MCUR1 füüsiliselt MCU-ga, mitokondrites oleva k altsiumiioonikanali uniporteriga. K altsiumi omastamist juhib pinge läbi sisemise mitokondriaalse membraani ja seda vahendab k altsiumi suhtes selektiivne ioonkanal, mida nimetatakse uniporteriks.

"Kuid sellel äsja kirjeldatud valgul MCUR1 on vastupidine roll kui MICU1-l, " märgib Foskett. "See näib olevat allüksus, mis koos MCU-ga on vajalik funktsionaalse uniporteri k altsiumikanali jaoks."

Paljudel rakuplasmamembraani ioonikanalitel on ka alaühikud, mis on nende kanalite tööks vajalikud. Enne seda artiklit ei saanud aru, et ka sellel mitokondriaalsel kanalil MCU toimib.

Õige k altsiumitaseme säilitamine mitokondrites mängib rakufüsioloogias olulist rolli: k altsiumivoog läbi sisemise mitokondriaalse membraani reguleerib näiteks raku energia tootmist ja rakusurma radade aktiveerimist. MICU1 puudumisel koormatakse mitokondrid k altsiumiga üle, tekitades liigses koguses reaktiivseid hapnikumolekule ja lõpuks rakusurma. Seevastu MCUR1 puudumisel ei saa mitokondrid piisav alt k altsiumi omastada. Sellel on ka kahjulik mõju: rakud ei suuda toota piisav alt ATP-d ja nad aktiveerivad autofagia, mehhanismi, mille käigus rakud "söövad ennast", et pakkuda ellujäämiseks piisav alt toitaineid.

Mõlemad dokumendid käsitlevad uniporteri, mitokondrite sisemembraanis oleva k altsiumikanali funktsiooni, mis laseb k altsiumil sattuda mitokondriaalsesse maatriksisse, kus see võib teha häid asju, näiteks edendada ATP sünteesi ja tervislikku bioenergeetikat või halbu asju, nagu mitokondriaalne rakusurm, apoptoos ja nekroos.

Nende kahe paberi tõttu tunnustatakse uniporterit nüüd kanalikompleksina, mis sisaldab – vähem alt – MCU, MCUR1 ja MICU1. Kuna uniporter võib olla terapeutiliseks sihtmärgiks reperfusioonikahjustuse, isheemilise kahjustuse ja programmeeritud rakusurma korral, on MCUR1 ja selle koostoime MCU-ga nüüd ravimite väljatöötamise sihtmärgid.

Teised uurijad, kes töösse panustavad, on Cesar Cardenas, Jun Yang, Marioly Muller, Russell Miller, Jill E. Kolesar, Brett Kaufman, kõik Pennist; esimene autor Karthik Mallilankaraman, Patrick Doonan, Harish C. Chandramoorthy, Krishna M. Irrinki ja Priyanka Madireddi, kõik templist; Tunde Golenar, Gyorgy Csordas, Gyorgy Hajnoczky, kõik Thomas Jeffersoni ülikoolist; ja Jordi Molgo, Institute de Neurobiologie Alfred Fessard, Laboratoire de Neurobiolgie Cellulaire et Développement, Prantsusmaa.

Uurimist toetasid riikliku südame-, kopsu- ja vereinstituudi ning riikliku üldmeditsiiniteaduste instituudi stipendiumid R01 HL086699, HL086699-01A2S1, 1S10RR027327-01, GM56328 ja American Heart Association.

Populaarne teema