Nature:在線粒體中鑑定出一種ATP敏感性的鉀離子通道

2020-11-27 生物谷

2019年9月2日訊/

生物谷

BIOON/---線粒體是一種特殊的細胞器，這是因為它們具有自己的DNA，稱為線粒體DNA（mtDNA）。與存在於細胞核中的更大的DNA集合（基因組）不同的是，mtDNA僅通過母體的卵細胞進行傳遞。

mtDNA也比細胞核DNA更容易在它的DNA代碼中產生隨機變化或突變，這些變化或變異隨著人的年齡增長而增加，不過，這種情形也會在生殖細胞的發育過程中發生，從而導致遺傳性疾病。在美國兒童中，這些遺傳性疾病的發病率大約為1/4300。

線粒體是我們細胞的能量工廠。每天，人類需要身體產生ATP來為所有細胞活動提供能量。神經衝動、肌肉收縮、DNA複製和蛋白合成僅是依賴於ATP供應的至關重要的過程的一些例子。

線粒體以ATP的形式為內源性反應提供化學能，它們的活性必須滿足細胞能量需求，但是將這種細胞器性能與ATP水平相關聯在一起的機制卻知之甚少。

在一項新的研究中，來自義大利帕多瓦大學的研究人員證實一種存在於線粒體中的蛋白複合物介導ATP依賴性鉀電流，這種蛋白複合物稱為mitoKATP。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為「Identification of an ATP-sensitive potassium channel in mitochondria」。

圖片來自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1498-3。

這些研究人員發現鉀離子通道mitoKATP類似於它們在細胞膜上的對應物，由成孔亞基和ATP結合亞基組成，他們將這兩個亞基分別稱之為MITOK和MITOSUR。對MITOK和MITOSUR的體外重建概括了mitoKATP的主要特性。

MITOK的過度表達引發顯著的細胞器腫脹，然而通過

遺傳

手段剔除這個亞基會導致線粒體膜電位的不穩定性，嵴內腔 （intracristal space）擴大和氧化磷酸化減少。在小鼠模型中，MITOK的缺失抑制了由重氮氧化合物（diazoxide）誘導的藥物預處理引起的心臟保護作用。

這些研究結果表明，mitoKATP通道通過調節細胞器的體積和功能來響應細胞的能量狀態，從而在線粒體生理學和對幾種病理過程的潛在影響中起關鍵作用。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Angela Paggio et al. Identification of an ATP-sensitive potassium channel in mitochondria. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1498-3.

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