ミトコンドリアca²⁺取り込みはマトリックスで環状アンプ生成を誘導し、オルガネラATPレベルを調節します

細胞病理学におけるミトコンドリアca²⁺恒常性の役割は広く受け入れられていますが、キャンプがミトコンドリア機能を調節する可能性は、最近実験的サポートを受けたばかりです。キャンプ生産のサイト、そのターゲット、およびオルガネラでの機能は不確実なままです。さまざまな遺伝/薬理学的ツールを使用して、ここでは、ミトコンドリアの内膜がサイトゾルcAMPに不浸透性である一方で、自律型キャンプシグナリングツールキットがマトリックスで表現されていることを示しています。マトリックスの上昇は、ミトコンドリア内のcAMPの増加を強力に刺激し、マトリックスcAMPレベルがATP合成効率を調節することを実証します。心筋細胞の培養では、細胞質ゾルとオルガネラ内のca²⁺振動の頻度と振幅を増強する治療により、ミトコンドリアcAMPを増やすことができ、ミトコンドリアが振動ca²⁺信号を統合してマトリックスのcAMPを増加させることができることが明らかになります。現在のデータは、ミトコンドリア内で、これまでCa²⁺とCAMPの間の不明なクロストークの存在を明らかにしています。

While the role of mitochondrial Ca²⁺ homeostasis in cell pathophysiology is widely accepted, the possibility that cAMP regulates mitochondrial functions has only recently received experimental support. The site of cAMP production, its targets, and its functions in the organelles remain uncertain. Using a variety of genetic/pharmacological tools, we here demonstrate that the mitochondrial inner membrane is impermeable to cytosolic cAMP, while an autonomous cAMP signaling toolkit is expressed in the matrix. We demonstrate that rises in matrix Ca²⁺ powerfully stimulate cAMP increases within mitochondria and that matrix cAMP levels regulate their ATP synthesizing efficiency. In cardiomyocyte cultures, mitochondrial cAMP can be increased by treatments that augment the frequency and amplitude of Ca²⁺ oscillations within the cytosol and organelles, revealing that mitochondria can integrate an oscillatory Ca²⁺ signal to increase cAMP in their matrix. The present data reveal the existence, within mitochondria, of a hitherto unknown crosstalk between Ca²⁺ and cAMP.