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线粒体是真核细胞中由双层高度特化的单位膜围成的细胞器, 作为真核细胞中最复杂和最重要的细胞器之一，具有多种重要的生理功能.研究表明,线粒体功能紊乱在多种疾病中起作用，参与了许多的细胞事件。如凋亡、老化以及多种疾病病理学机制(包括癌症、糖尿病、肥胖、肌病、老化、特别是神经退行性病变等)都与线粒体功能损伤或线粒体基因突变有关。线粒体同样参与了慢性痛的发生与发展。线粒体可以通过能量代谢、活性氧产物途径、膜电位及线粒体通透性转运通道（mitochondrial permeability ransition pore, MPTP）、细胞凋亡通路、以及线粒体基因突变等多种途径影响神经系统细胞功能，参与对疼痛的调控。最近的研究证实,线粒体参与了慢性痛的发生与发展。与能量产生系统,活性氧(reactive oxygen species,ROS),通透性转换孔(mitochondrialpermeability transition pore,MPTP),凋亡通路等有关。 细胞凋亡受到一系列相关基因严格调控。不同的凋亡信号在细胞中引发不同的凋亡信号转导通路。根据凋亡信号的来源可以将细胞凋亡信号转导通路分成两条：外源通路(死亡受体通路)和内源通路(线粒体通路)。这两条通路最后都汇集于下游的效应Caspase，即凋亡蛋白酶Casapse的激活。活化Caspase在细胞中能够切割400多种底物，如Lamins、信号分子如蛋白激酶、骨架蛋白、DNA修复酶以及包括调控mRNA剪切、DNA复制的功能蛋白。这些重要蛋白质的降解和核酸酶的激活最终导致细胞凋亡。 线粒体是细胞的能量工厂，是真核细胞生存的基础。越来越多的实验证据表明，线粒体是细胞凋亡调控的活动中心。线粒体在细胞凋亡中的作用主要表现为：①在凋亡发生过程中，多种促进细胞凋亡的蛋白转移至线粒体，从而使线粒体膜的通透性和完整性受到破坏。由于内膜对氢离子的通透性增加引起线粒体膜电位消失； Bcl-2家族蛋白主要通过调节线粒体的功能来调控细胞的凋亡；②有多种凋亡诱导因子从线粒体释放，如细胞色素C(cytochrome c)、AIF(apoptosis-inducingfactor)、Smac/Diablo(secondmitochondria-derivedactivator of caspase/direct IAP binding protein with lowpI)和Caspase前体蛋白procaspase-2,-3,-8和-9等在凋亡发生过程中从线粒体膜间隙被释放到细胞质中，随后引起典型的凋亡变化；第三，有一些凋亡诱导物能够诱导线粒体上的膜透过性转变孔(permeability transition pore，PTP)开放，导致线粒体膜电位消失和释放促凋亡蛋白。 吸收和释放钙似乎是线粒体协调自身与细胞其他部分活动的一种方式。细胞可以在锻炼时向线粒体发送钙信号来加快能量生成。吸收和选择性释放钙也使得线粒体能够微调细胞信号，从而影响神经递质释放、肌肉收缩、胰岛素释放、基因活性和细胞生长。 另一方面，线粒体过度摄入钙可触发细胞死亡。研究已证实，在神经退行性疾病、2型糖尿病和肌肉萎缩等常见老年性疾病中都存在线粒体钙离子累积。虽然早在几十年前研究人员就注意到，线粒体像海绵一样吸收钙，但他们直至鉴别出所有的作用因子才了解这一过程是如何发生的，以及它们可能在疾病中所起的作用。 Enter Mootha和一些生物学家、计算机科学家、生物化学家和临床医生组成了他的研究小组。在过去的10年里，他们发现了1000多个构成线粒体的蛋白，并对每个蛋白进行了系统记录，并弄清楚了哪些蛋白参与了钙摄入。他们在《科学》（Science）杂志报告了钙运输链中的最后一环做EMRE的蛋白。 研究人员发现没有一个叫做MCU的重要蛋白，线粒体无法吸收钙。MCU定位在线粒体内膜形成孔道，两个相关蛋白MICU-1和MICU-2则在孔入口处发挥传感器作用。MCU的一个副本：MCUb。独特的蛋白EMRE发挥了双重功能：将MICU-1/MICU-2传感器与MCU相连接，并在必要时使得这一通道对钙离子开放。由于适当的钙运输与一些罕见的先天性代谢紊乱，以及几乎所有的常见年龄相关病状相关，进行了进化分析，发现相比于它的伙伴蛋白EMRE是一个比较新的蛋白质。“在真核生物出现之时MCU和MICU-1/MICU-2都是最早期线粒体的组成部分。这是一条古老的信号通路，EMRE的特别之处在于它为动物天生具有，这意味着相比于低等生物，动物具有更复杂的钙调控。 |
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