ミトコンドリアにおけるサイトゾルカルシウム振動のデコード

サイトゾルCa2+（[Ca2+] C）の周波数変調振動は、シグナル伝達において重要であると考えられていますが、[Ca2+] Cの振動をCa（2+） - 規制ターゲットの活性と直接相関させることは困難でした。ミトコンドリアのCa2+（[Ca2+] M）とフラボプロテインのレドックス状態と単一肝細胞の[Ca2+] Cと同時に同時にモニタリングすることにより、Ca（2+） - 敏感なミトコンドリアデヒドロゲナーゼ（CSMDH）の制御を研究しました。IP3依存性ホルモンによって誘導される[Ca2+] Cの振動は、[Ca2+] M振動としてミトコンドリアに効率的に伝達されました。各[Ca2+] Mスパイクは、1分あたり0.5を超える周波数でCSMDHSの最大の過渡活性化と[Ca2+] M振動を引き起こすのに十分であり、ミトコンドリア代謝の持続的な活性化を引き起こしました。対照的に、持続的な[Ca2+] Cの増加は一時的なCSMDH活性化のみを生成し、[Ca2+] Mの増加またはCSMDHの刺激には遅いまたは部分的な[Ca2+] Cの上昇は効果がありませんでした。ミトコンドリアは[Ca2+] Cシグナルの振動に調整されており、その頻度は、あらゆる潜在的な活動にわたってCSMDHを制御できると考えています。

Frequency-modulated oscillations of cytosolic Ca2+ ([Ca2+]c) are believed to be important in signal transduction, but it has been difficult to correlate [Ca2+]c oscillations directly with the activity of Ca(2+)-regulated targets. We have studied the control of Ca(2+)-sensitive mitochondrial dehydrogenases (CSMDHs) by monitoring mitochondrial Ca2+ ([Ca2+]m) and the redox state of flavoproteins and pyridine nucleotides simultaneously with [Ca2+]c in single hepatocytes. Oscillations of [Ca2+]c induced by IP3-dependent hormones were efficiently transmitted to the mitochondria as [Ca2+]m oscillations. Each [Ca2+]m spike was sufficient to cause a maximal transient activation of the CSMDHs and [Ca2+]m oscillations at frequencies above 0.5 per minute caused a sustained activation of mitochondrial metabolism. By contrast, sustained [Ca2+]c increases yielded only transient CSMDH activation, and slow or partial [Ca2+]c elevations were ineffective in increasing [Ca2+]m or stimulating CSMDHs. We conclude that the mitochondria are tuned to oscillating [Ca2+]c signals, the frequency of which can control the CSMDHs over the full range of potential activities.