检测活植物细胞中过氧化氢的传感器

H 2 O 2 传感器（绿色）位于由大叶绿体（品红色）填充的衣藻细胞的 6 个隔室中。学分：AG Schroda

过氧化氢（H2O2）通常被称为漂白和消毒剂。然而，它也在活细胞中不断产生。通常作为生物过程的副产品，有时是故意的，例如杀死病原体。也有人认为H2O2作为信号分子起着重要作用。为了研究这种生物学功能，来自凯泽斯劳滕工业大学（TUK）和萨尔大学的研究小组已经开发出H2O2-用于植物细胞的灵敏传感器。传感器揭示了细胞中产生过氧化氢的位置以及信号通路的运行方式。这项工作已发表在期刊《植物细胞》上。

担任TUK分子生物技术与系统生物学主席的Michael Schroda教授解释说：“我们已经开发出一种超敏H2O2单细胞绿藻莱茵衣藻的传感器。它基于绿色荧光蛋白的一种变体，称为roGFP2，与过氧化物酶偶联。诀窍是过氧化物酶被过氧化氢非常有效地氧化，随后氧化roGFP2，导致其荧光特性略有变化。这允许读出 H 的变化2O2活细胞中的浓度。我们成功地将传感器引入六个不同的细胞室，并监测了H的变化。2O2由不断变化的环境条件（如光或热应激）实时引起的浓度。我们可以证明叶绿体产生H2O2在强光照射下。这会扩散到邻近的细胞质中，但不会进一步扩散到细胞核中，因为它被有效地降解了。

发表在《植物细胞》杂志上的研究文章是科学团队努力的结果：Michael Schroda的研究小组与萨尔大学的Bruce Morgan教授和TUK植物病理学系的David Scheuring博士合作。“布鲁斯·摩根（Bruce Morgan）将他对酵母中建立的传感器蛋白的知识带到了项目中;David Scheuring帮助我们可视化了H的生产和分布2O2使用先进的显微镜技术在藻类细胞中，“Schroda说。“我的研究小组使用基因工程方法为将传感器引入藻类细胞的特定隔室铺平了道路，并跟踪不断变化的环境条件的影响。

成功验证的传感器系统是合成生物学的产物，由研究人员为研究人员开发。“这个系统是模块化的，就像一套乐高积木，”Schroda解释说。“通过将基因分解成小的功能单元并添加定义的连接器，我们可以以我们想要的任何组合组装这些单元，并立即为我们的研究目的构建遗传电路。标准化组件的原理在工程科学中早已为人所知，从而确保了生物学的科学进步。

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