Генетически закодированные биосенсоры измеряют заряд живых клеток в реальном времени
Команда под руководством биотехнолога растений профессора Маркуса Шварцлендера из Мюнстерского университета и биохимика профессора Брюса Моргана из Саарского университета разработала новые биосенсоры, впервые позволяющие измерять соотношение NADPH к NADP⁺ в живых клетках в реальном времени.
Принцип работы и значимость
- Роль NADP: NADP участвует во многих клеточных реакциях с переносом электронов. Соотношение NADPH (восстановленная форма) к NADP⁺ (окисленная форма) представляет собой редокс-потенциал или "заряд клеточной батареи", необходимый для ключевых процессов: производства белков, детоксикации, передачи сигналов.
- Новизна подхода: Ранее для измерений часто требовалось разрушать клетки, что искажало данные, или можно было "считать" лишь некоторые "батареи". Новые биосенсоры генетически закодированы — клетки производят их сами и доставляют в нужную область. Считывание происходит неразрушающим методом с помощью света (флуоресценции).
Ключевые открытия
Использование сенсоров на моделях (дрожжи, растения, клетки млекопитающих) позволило выявить:
- Высокая стабильность: "Заряд NADP" очень стабилен и эффективно восстанавливается метаболизмом при необходимости.
- Динамика заряда: Обнаружены циклы заряда NADP (колебания) во время деления клеток, а также влияние фотосинтеза и доступности кислорода.
- Пересмотр механизма детоксикации: Детоксикация
активных форм кислорода (например, перекиси водорода) в первую очередь
происходит через глутатион (трипептид, присутствующий в
клетке в высоких концентрациях), независимо от типа клеток.
- Важный вывод: Это ставит под сомнение преобладающий взгляд, что путь детоксикации через тиоредоксин особенно важен для защиты от окислительного стресса (Брюс Морган).
Участники и публикация
В проекте также участвовали группы профессора Карстена Грашхоффа (Мюнстерский университет) и учёных из университетов Кёльна и Брюсселя. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.