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基因編碼“溫度計(jì)”可測細(xì)胞溫度

閱讀:1516      發(fā)布時(shí)間:2013-10-22
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科學(xué)家近將綠色熒光蛋白和沙門氏菌體內(nèi)感受熱量的一種蛋白融合在一起,制造出一種能檢測細(xì)胞內(nèi)部不同細(xì)胞器溫度波動的基因編碼“溫度計(jì)”,并將細(xì)胞器溫度變化與細(xì)胞內(nèi)部功能在一起,有助于人們進(jìn)一步理解細(xì)胞行為。
制做這種新型“溫度計(jì)”的關(guān)鍵,是一種已知的名為TlpA的蛋白,這種蛋白由沙門氏菌制造,其正常作用是作為一種自動調(diào)節(jié)抑制器,感知溫度以控制轉(zhuǎn)錄,能在37℃左右進(jìn)行迅速可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄。研究人員把綠色熒光蛋白(GFP)的熒光片段與TlpA融合,使GFP的熒光光譜隨溫度變化,后再把融合蛋白加入到能瞄準(zhǔn)線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的序列中。
這種以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的新型熱傳感器還能通過基因編碼,直接瞄準(zhǔn)不同的細(xì)胞器,比如線粒體,同時(shí)測量膜蛋白和產(chǎn)生的能量,并在溫度變化與細(xì)胞器的內(nèi)部功能之間建立。在本實(shí)驗(yàn)中,研究人員能探測到褐脂肪線粒體的生熱作用,并把溫度與線粒體膜蛋白、三磷酸腺苷(ATP)生產(chǎn)在一起。
利用這種序列,他們能同時(shí)繪制出“感溫”GFP隨線粒體膜蛋白電壓指示器JC-1的染色圖。他們發(fā)現(xiàn),在溫度高的地方,電壓也相應(yīng)較高。他們還用另一種基因編碼傳感器(ATeam26)結(jié)合熒光共振成像(FRET)檢測ATP,再次證實(shí)了這種相關(guān)性。ATP主要是在氧化磷酸化過程中由一種電化學(xué)泵產(chǎn)生的,反映了線粒體的質(zhì)子變化曲線,與JC-1所指示的類似。
研究人員指出,這一技術(shù)充分發(fā)揮作用的佳地方是腦細(xì)胞。它能更好地處理溫度變化,不僅在軸突的內(nèi)外,而且能在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)部。膠質(zhì)細(xì)胞包裹著髓磷脂,所以攜帶了脈沖能量的很大一部分,有助于人們更好地理解神經(jīng)信號的傳輸。但這還有爭議,脈沖神經(jīng)元熱動力學(xué)主要還是由實(shí)驗(yàn)驅(qū)動,而并非不太的外在溫度傳感器。
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