Учёные обнаружили структурные ключи к регуляции кальция в клетках
Митохондрии в клетках человека генерируют энергию, и этот процесс тесно связан с внутриклеточной регуляцией кальция через митохондриальный унипортер кальция (MCU). Этот канал критически важен для биоэнергетики и клеточной смерти. Как именно MCU регулирует поглощение кальция, было неясно.
Учёные из Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл впервые определили кристаллическую структуру N-концевого домена MCU. Их работа, опубликованная 25 августа в журнале Cell Chemical Biology, указывает на участие в регуляции не одного, а двух ионов — кальция (Ca2+) и магния (Mg2+).
Ключевая роль кальция и магния
Исследователи обнаружили в N-концевом домене специфический регион («захват»), предназначенный для связывания ионов кальция и магния. Взаимодействие ионов с этим регионом дестабилизирует канал MCU, заставляя его закрываться.
- В экспериментах на человеческих клетках мутации в этом регионе нарушали сборку MCU и сильно ослабляли поглощение кальция митохондриями.
- Активность MCU также блокировалась при помещении митохондрий в среду с магнием или при предотвращении вытеснения кальция из митохондрий.
Это подтверждает, что MCU авторегулируется механизмом, включающим либо кальций-зависимую инактивацию, либо ингибирование, индуцированное магнием.
Значение для медицины
Нарушения функции митохондрий, включая сбои в регуляции кальция, происходят при сердечно-сосудистых (инсульт, инфаркт) и неврологических (болезни Паркинсона и Альцгеймера) заболеваниях.
«Определив регион MCU, который напрямую контролирует его активность, мы создали основу для модуляции функции MCU путём разработки малой молекулы», — пояснил старший исследователь проекта, профессор Мунисвами Мадеш.
Это открытие прокладывает новые пути к созданию препаратов, модулирующих активность MCU, для лечения болезней, связанных с дисфункцией митохондрий.