线粒体作为细胞的“能量工厂”和细胞信号传导的重要结点，参与多种细胞生命活动。线粒体的钙离子转运可以调节ATP合成速率，并且对胞质钙离子具有缓冲作用。过多的钙离子进入线粒体还会引发细胞的死亡。　　早在20世纪六十年代，科学家就发现离体的线粒体可以摄取大量的钙离子。线粒体钙离子摄取主要发生在内质网-线粒体结点位置，通过位于线粒体内膜上的MCU通道来完成。2010年，Vamsi K.Mootha研究组通过运用比较生理学，进化基因组学，细胞器蛋白质组学和RNA干扰的方法找到了线粒体钙离子摄取过程中的一个关键调控蛋白MICU1(mitochondrial calcium uptake1)。　　MICU1是一个54 kDa的线粒体内膜蛋白，可以与MCU相互作用。它具有两个EF-hands，能够结合钙离子。MICU1通过感受线粒体膜间隙的钙离子浓度，从而调控MCU的关闭和开启。最新的研究表明，MICU1为MCU设置了一个阈值，当胞质钙离子浓度较低，未能达到该阈值时，MICU1不能结合钙离子，从而对MCU的钙离子摄取具有抑制作用;随着胞质钙离子浓度的升高，当其浓度达到该阈值时，MICU1结合到钙离子，此时又对MCU的钙摄取起到了激活作用。　　虽然目前对MICU1的功能有了诸多研究，但是其发挥功能的分子机制却仍然尚不清楚。本研究利用X射线晶体学方法，首次解析了人源MICU1在Ca2+-free和Ca2+-bound状态下的三维结构。通过结构分析，再结合相关的生物化学与细胞生物学的功能研究，阐明了MICU1感受钙离子和调节线粒体钙摄取的机制。　　研究表明，Ca2+-free MICU1-xtal为六聚体，它可以结合并抑制MCU;当钙离子结合到MICUI之后，其发生巨大的构象变化，形成多种聚集态共存的状态，从而激活MCU。　　在Ca2+-free MICU1-xtal的六聚体中，我们发现其非同寻常的C-helix对于MICU1的寡聚化具有重要作用。C-helix可以介导MICU1与MCU的相互作用。C-helix的缺失会导致MICU1丧失对线粒体钙摄取的激活作用。　　同时我们发现，MICU1在Ca2+-free和Ca2+-bound状态下均以二聚体为其基本堆积单位，但是两种二聚体的氨基酸作用方式却完全不同。破坏这两种二聚体均会使MICU1对线粒体钙摄取的激活作用受损。　　最后，我们通过ITC实验证明了MICU1对于钙离子的结合常数为15-20μM，这表明了MICU1在静息细胞中并不能结合到钙离子。　　综上所述，本研究通过对MICU1的结构与功能的研究，全面的阐释了MICU1对于钙离子的感受机制，对线粒体钙转运的的研究具有重要意义。