Calcium and bicarbonate signaling pathways have pivotal, resonating roles in matching ATP production to demand
Notice bibliographique
Résumé
Mitochondrial ATP production in ventricular cardiomyocytes must be continually adjusted to rapidly replenish the ATP consumed by the working heart. Two systems are known to be critical in this regulation: mitochondrial matrix Ca 2+ ([Ca 2+ ] m ) and blood flow that is tuned by local cardiomyocyte metabolic signaling. However, these two regulatory systems do not fully account for the physiological range of ATP consumption observed. We report here on the identity, location, and signaling cascade of a third regulatory system -- CO 2 /bicarbonate. CO 2 is generated in the mitochondrial matrix as a metabolic waste product of the oxidation of nutrients. It is a lipid soluble gas that rapidly permeates the inner mitochondrial membrane and produces bicarbonate in a reaction accelerated by carbonic anhydrase. The bicarbonate level is tracked physiologically by a bicarbonate-activated soluble adenylyl cyclase (sAC). Using structural Airyscan super-resolution imaging and functional measurements we find that sAC is primarily inside the mitochondria of ventricular cardiomyocytes where it generates cAMP when activated by bicarbonate. Our data strongly suggest that ATP production in these mitochondria is regulated by this cAMP signaling cascade operating within the inter-membrane space by activating local EPAC1 ( E xchange P rotein directly A ctivated by c AMP) which turns on Rap1 (Ras-related protein-1). Thus, mitochondrial ATP production is increased by bicarbonate-triggered sAC-signaling through Rap1. Additional evidence is presented indicating that the cAMP signaling itself does not occur directly in the matrix. We also show that this third signaling process involving bicarbonate and sAC activates the mitochondrial ATP production machinery by working independently of, yet in conjunction with, [Ca 2+ ] m -dependent ATP production to meet the energy needs of cellular activity in both health and disease. We propose that the bicarbonate and calcium signaling arms function in a resonant or complementary manner to match mitochondrial ATP production to the full range of energy consumption in ventricular cardiomyocytes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».