综述:线粒体在细胞内全局和局部钙信号传导中的作用

【字体: 时间:2025年01月29日 来源:Nature Reviews Molecular Cell Biology

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  本文聚焦线粒体在细胞内钙信号传导中的角色。Ca2+信号控制细胞多项功能,线粒体虽无法长期储存 Ca2+及产生全局 [Ca2+]c信号,但能摄取局部高浓度 Ca2+,还影响代谢等过程,其 Ca2+调控异常与疾病相关,值得深入探究。

  

线粒体在钙信号传导中的基本情况


细胞的正常运作离不开各类信号的精准调控,其中钙信号起着至关重要的作用。当细胞器和质膜中 Ca2+储存库的 Ca2+通道被激活时,会产生细胞质钙([Ca2+]c)信号 ,这些信号几乎掌控着细胞功能的方方面面,像细胞代谢、囊泡融合以及收缩活动等。

线粒体具备强大的 Ca2+摄取和螯合能力,同时也拥有高效的 Ca2+释放机制。不过在生理条件下,线粒体并不能长时间储存 Ca2+,而且它自身也没有能力产生全局的 [Ca2+]c信号。

线粒体对局部和全局钙信号的响应


尽管线粒体无法产生全局钙信号,但它在局部和全局钙信号的处理过程中都扮演着独特的角色。当邻近细胞器产生高浓度的局部 [Ca2+]c信号时,线粒体能够摄取 Ca2+ ;在细胞质中 [Ca2+]c持续全局升高的情况下,线粒体同样会摄取 Ca2+

线粒体摄取钙后的影响


线粒体摄取 Ca2+后,积累在其中的 Ca2+会刺激氧化代谢。当这些积累的 Ca2+返回细胞质时,能引起细胞质中局部区域 [Ca2+]c升高,从而对那些对 Ca2+敏感的生理过程产生调控作用。由此可见,线粒体对 [Ca2+]c的处理在生理层面具有重要意义。

线粒体钙调控异常与疾病的关联


如果线粒体对 Ca2+的处理出现失调,就可能引发一系列使人衰弱的疾病。这进一步凸显了深入研究线粒体在局部和全局钙信号传导中作用机制的重要性,有助于我们更深入地理解疾病的发生发展过程,为相关疾病的防治提供理论依据。

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