ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا

يُعدّ ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا ( MCU ) بروتينًا غشائيًا يسمح بمرور أيونات الكالسيوم من سيتوبلازم الخلية إلى الميتوكوندريا . ويتم تنظيم نشاطه بواسطة MICU1 و MICU2 ، اللذين يشكلان مع MCU مُركّب ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا. [ 1 ]

تُعدّ وحدة التحكم في نقل الكالسيوم (MCU) أحد المصادر الرئيسية لامتصاص الميتوكوندريا للكالسيوم، ويعتمد تدفق الكالسيوم فيها على جهد غشاء الميتوكوندريا الداخلي وتركيز الكالسيوم في السيتوسول مقارنةً بتركيزه في الميتوكوندريا. يُعدّ توازن تركيز الكالسيوم ضروريًا لزيادة إمداد الخلية بالطاقة وتنظيم موتها. ويتمّ تحقيق توازن الكالسيوم من خلال وحدة التحكم في نقل الكالسيوم (MCU) بالتزامن مع مبادل الصوديوم-الكالسيوم .

يتميز بروتين MCU بانخفاض ألفته للكالسيوم، لذا يجب أن يكون تركيز الكالسيوم في السيتوبلازم حوالي 5-10 ميكرومولار لنقل الكالسيوم بكفاءة إلى الميتوكوندريا. ترتبط الميتوكوندريا ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية عند نقاط التلامس، والتي تحتوي على مخازن أيونات الكالسيوم الخلوية اللازمة لإشارات الكالسيوم . يحفز وجود إينوزيتول 1،4،5-ثلاثي الفوسفات (IP3 ) إطلاق الكالسيوم من هذه المخازن داخل الخلوية، مما يُنشئ مناطق دقيقة ذات تركيز عالٍ من الكالسيوم بين الشبكة الإندوبلازمية والميتوكوندريا، مُهيئًا بذلك الظروف المناسبة لبروتين MCU لامتصاص الكالسيوم. [ 2 ]

يُعدّ كلٌّ من أحمر الروثينيوم و Ru360 من الكواشف النموذجية المستخدمة لحجب MCU تجريبياً لدراسة خصائصه ودوره في إشارات الميتوكوندريا. [ 3 ] [ 4 ]

وحدة العناية المركزة 1 ووحدة العناية المركزة 2

MICU1

بروتين امتصاص الكالسيوم الميتوكوندري 1 (MICU1) هو بروتين غشائي أحادي المرور، يحتوي على نطاقين رابطين. اكتُشف هذا البروتين قبل بروتين MCU ببضعة أشهر فقط. استُخدم MICU1 كأداة لتحديد جوهر ناقل الكالسيوم الميتوكوندري. [ 2 ] بعد اكتشاف كل من MICU1 وMCU، توصل العلماء إلى اكتشافات مثيرة للاهتمام بخصوص هذين البروتينين. يتشارك كل من MICU1 وMCU تسلسلات RNA متشابهة، ونمط تعبير متماثل، ويتفاعلان مع بعضهما البعض في الغشاء بين الميتوكوندريا. تم اكتشافه لأول مرة من خلال فحص الغشاء باستخدام siRNA. لا تزال وظائف MICU1 قيد الدراسة؛ ومع ذلك، هناك بعض الوظائف المهمة التي يؤديها في الغشاء بين الميتوكوندريا. يساعد MICU1 على استقرار مُركب ناقل الكالسيوم الميتوكوندري بأكمله، كما أنه يحد من كمية الكالسيوم التي تدخل الخلية عند انخفاض تركيز الكالسيوم. ومع ذلك، فإنه بالإضافة إلى الحد من دخول الكالسيوم إلى مصفوفة الميتوكوندريا، يعمل هذا البروتين جنبًا إلى جنب مع بروتين MCU للحفاظ على الكالسيوم المتراكم داخل مصفوفة الميتوكوندريا، [ 2 ] ويعزز خصوصية الأيونات عن طريق منع التحميل غير الطبيعي للمعادن الانتقالية في الميتوكوندريا. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

وحدة العناية المركزة 2

يُعدّ بروتين امتصاص الكالسيوم الميتوكوندري 2 (MICU2) بروتينًا غشائيًا آخر بين الميتوكوندريا. يعمل جنبًا إلى جنب مع MICU1 ويحتوي على ما يقارب 25% من نفس تسلسل الحمض النووي. [ 2 ] يعمل MICU2 مع MICU1 وMCU لتقليل كمية الكالسيوم الداخلة إلى الميتوكوندريا. وقد أظهرت الدراسات أنه عند عزل كل من MICU1 وMICU2، ينخفض ​​مستوى الكالسيوم؛ ولكن عند عزل MICU1 وتنشيط MICU2، يعود تدفق الكالسيوم إلى طبيعته. كما أظهرت الدراسات أن البروتينات الثلاثة، MCU وMICU1 وMICU2، تُشكّل مُركّبًا واحدًا، وهو مُركّب ناقل الكالسيوم الأحادي الميتوكوندري. [ 2 ] وقد كشفت الأبحاث التي استخدمت تقنية CRISPR/Cas9 أن لـ MICU1 وMICU2 أدوارًا أخرى أيضًا. فهما ضروريان لنمو الخلايا، وغزوها، وتكاثرها.

مراجع

  1. "MCU - بروتين ناقل الكالسيوم الأحادي، السلف الميتوكوندري - الإنسان العاقل (Homo sapiens)" . UniProt.org . اتحاد UniProt . تم الاسترجاع في 24 فبراير 2016 .
  2. 1 2 3 4 5 مارشي إس، بينتون ب (مارس 2014). "مركب ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا: المكونات الجزيئية، والبنية، والآثار الفيزيولوجية المرضية" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 592 (5): 829-839 . doi : 10.1113/jphysiol.2013.268235 . PMC 3948548. PMID 24366263 .  
  3. بروكماير كيه إم، كريبسباخ آر جيه، فايفر دي آر (أكتوبر 1994). "تثبيط ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا بواسطة أحمر الروثينيوم النقي وغير النقي". الكيمياء الحيوية الجزيئية والخلوية . 139 (1): 33-40 . doi : 10.1007/bf00944201 . PMID 7531818. S2CID 516473 .  
  4. ماتليب، م. أ.، تشو، ز.، نايت، س.، أحمد، س.، تشوي، ك. م.، كراوس-باور، ج.، وآخرون . (أبريل 1998). "مركب أمين الروثينيوم ثنائي النواة المُرتبط بالأكسجين يُثبط على وجه التحديد امتصاص أيونات الكالسيوم (Ca2+) في الميتوكوندريا في المختبر وفي الخلايا العضلية القلبية المفردة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 273 (17): 10223-10231 . doi : 10.1074/jbc.273.17.10223 . PMID 9553073 .  
  5. كامر كيه جيه، سانجاك واي، فومينا واي، ميسيل جيه دي، تشودري دي، جراباريك زد، وآخرون . (أغسطس 2018). "يمنح MICU1 ناقل الميتوكوندريا الأحادي القدرة على التمييز بين أيونات الكالسيوم (Ca2 +) والمنغنيز (Mn2 +) " . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 115 (34): E7960– E7969 . Bibcode : 2018PNAS..115E7960K . doi : 10.1073/pnas.1807811115 . PMC 6112746. PMID 30082385 .   
  6. ويتمارشاوزن ج، جوه ف، هوانغ ك ت، أردوينو د م، تريباثي يو، ليمبيك أ، وآخرون . (نوفمبر 2018). "يوفر MICU1 الحماية من سمية المنجنيز المعتمدة على MCU" ( ملف PDF) . تقارير الخلية . 25 (6): 1425–1435.e7. doi : 10.1016/j.celrep.2018.10.037 . PMID 30403999. S2CID 53209158 .   
  7. مونتيث إيه جيه، ميلر جيه إم، بيفرز دبليو إن، مالوني كيه إن، سيفرت إي إل، هاينوتشكي جي، وآخرون . (ديسمبر 2021). " يؤثر ناقل الكالسيوم أحادي الاتجاه في الميتوكوندريا على النشاط القاتل للبكتيريا في العدلات أثناء عدوى المكورات العنقودية الذهبية " . العدوى والمناعة . 90 (2): IAI0055121. doi : 10.1128/IAI.00551-21 . PMC 8853686. PMID 34871043 .