ミトコンドリアカルシウムユニポーター

ミトコンドリアカルシウムユニポーター（ MCU ）は、細胞の細胞質からミトコンドリアへのカルシウムイオンの通過を可能にする膜貫通タンパク質です。その活性はMICU1とMICU2によって制御され、MCUとともにミトコンドリアカルシウムユニポーター複合体を構成します。^[1]

MCU はミトコンドリアのカルシウム取り込みの主な源の 1 つであり、その流れはミトコンドリア内膜の膜電位と、ミトコンドリア内のカルシウム濃度に対する細胞質内のカルシウム濃度に依存します。カルシウム濃度のバランスをとることは、細胞のエネルギー供給を増やし、細胞死を制御するために必要です。カルシウムは、ナトリウム - カルシウム交換体と連携して MCU を通じてバランスがとられます。

MCU はカルシウムに対する親和性が非常に低いため、ミトコンドリアへのカルシウムの輸送には、細胞質カルシウム濃度が約 5～10 uM である必要があります。ミトコンドリアは、カルシウムシグナル伝達のための細胞カルシウムイオンの貯蔵庫を含む接触部位で小胞体(ER) と密接に関連しています。1,4,5-三リン酸(IP ₃ )の存在は、これらの細胞内貯蔵庫からのカルシウムの放出を引き起こし、ER とミトコンドリアの間に高カルシウム濃度のミクロドメインを形成し、MCU がカルシウムを取り込むための条件を作り出します。^[2]

ルテニウムレッドとRu360は、ミトコンドリアシグナル伝達におけるMCUの特性と役割を研究するために実験的にMCUを阻害するために使用される典型的な試薬です。^{[3] [4]}

ミトコンドリアカルシウム取り込み1（MICU1）は、1回膜貫通型タンパク質で、2つの結合ドメインを含んでいます。このタンパク質は、MCUより数か月前に初めて発見されました。MICU1は、ミトコンドリアカルシウムユニポーターの中核が何であるかを解明するためのおとりとして使用されました。^[2] MICU1とMCUの両方が発見されると、科学者は2つのタンパク質に関していくつかの興味深い発見をしました。MICU1とMCUは両方とも同様のRNA配列、同じ発現パターンを共有し、ミトコンドリア間膜で互いに相互作用します。これは、膜のsiRNAスクリーニングの使用を通じて最初に発見されました。MICU1の機能はまだ研究中ですが、ミトコンドリア間膜でMICU1が果たす重要な機能がいくつかあります。MICU1は、ミトコンドリアカルシウムユニポーター複合体全体を安定化させるのに役立ち、カルシウム濃度が低いときに細胞に入るカルシウムの量も制限します。しかし、ミトコンドリアマトリックスへのカルシウムの侵入を制限するとともに、MCUと連携して蓄積されたカルシウムをミトコンドリアマトリックス内に保持する機能があり^[2]、ミトコンドリアへの遷移金属の異常な負荷を防ぐことでイオン特異性を促進します。^{[5] [6] [7]}

ミトコンドリアカルシウム取り込み2（MICU2）は、別のミトコンドリア間膜タンパク質です。これはMICU1と並行して機能し、同じDNA配列を約25％含んでいます。^[2] MICU2はMICU1およびMCUと連携して、マトリックスに入るカルシウムの量を減らします。MICU1とMICU2の両方が隔離されるとカルシウムが減少することが示されていますが、MICU1が隔離されMICU2が活性化されると、通常のカルシウムの流れが起こります。また、MCU、MICU1、MICU2の3つすべてが単一の複合体の一部であり、ミトコンドリアカルシウムユニポーター複合体が再開することも示されています。^[2] CRISPR / Cas9技術を使用した研究では、MICU1とMICU2が他の役割も果たしていることがわかりました。これらは、細胞の成長、細胞侵入、および細胞複製に不可欠です。