The destiny of Ca2+ released by mitochondria

Abstract

Mitochondrial Ca2+ is known to regulate diverse cellular functions, for example energy production and cell death, by modulating mitochondrial dehydrogenases, inducing production of reactive oxygen species, and opening mitochondrial permeability transition pores. In addition to the action of Ca2+ within mitochondria, Ca2+ released from mitochondria is also important in a variety of cellular functions. In the last 5 years, the molecules responsible for mitochondrial Ca2+ dynamics have been identified: a mitochondrial Ca2+ uniporter (MCU), a mitochondrial Na+–Ca2+ exchanger (NCLX), and a candidate for a mitochondrial H+–Ca2+ exchanger (Letm1). In this review, we focus on the mitochondrial Ca2+ release system, and discuss its physiological and pathophysiological significance. Accumulating evidence suggests that the mitochondrial Ca2+ release system is not only crucial in maintaining mitochondrial Ca2+ homeostasis but also participates in the Ca2+ crosstalk between mitochondria and the plasma membrane and between mitochondria and the endoplasmic/sarcoplasmic reticulum.

WAYS AND MECHANISMS OF TRANSMEMBRANE EXCHANGE OF Ca2 + IN MITOCHONDRIA

“…Мітохондрії відіграють провідну роль у процесах Са 2+ -сигналізації внаслідок їхньої здатності накопичувати та вивільняти значні кількості іонів Са. Завдяки ефективній їх акумуляції, особливо в місцях контакту ендоплазматичного ретикулума/плазматич-ної мембрани та мітохондрій, де локальна концентрація катіона може сягати десятків і навіть сотень мікромоль на 1 л, останні можуть модулювати Са 2+ -сигнал, зокрема його амплі-туду та часові характеристики [1,[3][4][5][6][7][8].…”

“…Іони Са є акти-ваторами низки дегідрогеназ, отже, регу-люють функціонування електронно-транс-портного ланцюга. Са 2+ активує відповідні підтипи К + -каналів у мітохондріях, які є важливими для передачі в них сигна-лів та осморегуляції [1,[6][7][8]. Водночас надмірне зростання концентрації Са 2+ в матриксі (Са 2+ -перевантаження) є однією з причин і супроводжує дисфункцію міто-хондрій.…”

“…Nа + -залежний обмінник ідентифіковано у електрозбудливих тканинах, тоді як Nа + -незалежний Н + -Са 2+ -обмінник -у незбудли-вих, таких як тканини печінки, нирки, легенів тощо, а також у гладеньких м'язах; у деяких тканинах знайдено обидва типи обмінників [8,9,21,27,34,35].…”

“…Локалізований на внутрішній мітохондріальній мембрані білок SLP-2 пригнічує мітохондріальний Nа + -Са 2+ обмін [8,30].…”

“…Мітохондрії відіграють провідну роль у процесах Са 2+ -сигналізації внаслідок їхньої здатності накопичувати та вивільняти значні кількості іонів Са. Завдяки ефективній їх акумуляції, особливо в місцях контакту ендоплазматичного ретикулума/плазматич-ної мембрани та мітохондрій, де локальна концентрація катіона може сягати десятків і навіть сотень мікромоль на 1 л, останні можуть модулювати Са 2+ -сигнал, зокрема його амплі-туду та часові характеристики [1,[3][4][5][6][7][8].Спроможність мітохондрій накопичувати Са 2+ є визначальною для функціонування клітини в цілому, оскільки продукція ними АТФ залежить від концентрації даного катіона в матриксі, що зумовлено специфікою роботи відповідних дегідрогеназ; разом з цим Са 2+ -перевантаження мітохондрій є тригером відкриття пори перехідної проникності і розвитку апоптозу [1,9].Отже, для нормальної життєдіяльності клітини необхідною є узгоджена робота мітохондріальних Са 2+ -транспортувальних систем, які підтримують оптимальну концен-трацію іонів Са в матриксі та беруть участь в контролі Са 2+ -гомеостазу міоцитів. Цим питанням, з акцентом на відповідні протеїни, ОГЛЯДИ…”