美國研究發現:驅動線粒體鈣通道機制的關鍵蛋白

    線粒體就像生物體內的電池，為幾乎所有細胞供應能量，而支援這一供能過程的分子機制一直是個謎。據美國物理學家組織網6月20日(北京時間)報道，哈佛大學醫學院和馬薩諸塞綜合醫院研究人員通過查閱人類基因組項目數據庫資料並結合實驗分析，終於發現了驅動線粒體鈣通道機制的關鍵蛋白。該發現發表在6月19日出版的《自然》雜誌上。

    鈣通道是專門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程密切相關，也和神經退行性疾病、糖尿病等的疾病環境有關。半個世紀以來，人們用生理和生物物理學的方法來研究鈣通道，未能找到它的分子基礎。

    哈佛大學醫學院系統生物學副教授范思·穆薩和同事研究線粒體已經長達10年。2008年，他們曾鑒定出1098個人類和鼠類的線粒體蛋白，發表了一份綜合蛋白及蛋白質組目錄，名為“MitoCarta”，但其中大部分蛋白質的功能還不明確。2010年9月，他們通過MitoCarta目錄找到了一個與線粒體攝取鈣有關的特殊蛋白，命名為MICU1。

    但MICU1並沒有跨越膜，只是鈣通道機制中一個重要組成部分，作為膜通道調控器，與它相對應的蛋白才是真正的“運輸車”。研究小組再以MICU1為引線，搜尋了全部RNA基因組和蛋白質表達數據庫，以及包含了500個物種的基因組資訊，終於發現有一種未知的、功能不明的蛋白質，在形狀上跟MICU1正相對應。研究人員給它取名為MCU，即“線粒體鈣單輸送體”。

    為了證實MCU是線粒體鈣吸收的關鍵蛋白，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，儘管小鼠沒有立即顯出反應，但它們肝臟組織中的線粒體已經喪失了吸收鈣的功能。

    穆薩表示，這在某些人類疾病中也能得到證實。神經組織退化類疾病的患者，其大腦神經元常會出現線粒體鈣負荷超標。胰島素等許多激素也是由於細胞質中的鈣介入而釋放，清除細胞質中的鈣，線粒體就會發出相關信號。MICU1和MCU不僅對研究能量代謝和細胞信號之間的關係具有重要意義，對缺血性損傷、神經退行性疾病、糖尿病等多種疾病，也是重要的藥物標靶。
   

科技日報 2011/06/21  常麗君

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