人体细胞中的重要信使物质是第一次活测量

科学家们首次成功地实时测量了人体细胞中重要信使物质一氧化氮(NO)浓度的变化。这项突破已发表在Nature Communications杂志上，它是通过融合两种特殊蛋白质来实现的，这两种特殊蛋白质可作为测量探针。融合蛋白可以进行遗传编码，因此可以直接在待测细胞中产生。这一发展为全面了解NO动力学铺平了道路，NO在心血管，神经和免疫系统中发挥着重要作用。

自从发现其在勃起功能障碍中的作用以来，它已经上升 - 认识到一氧化氮(NO)作为心血管，神经和免疫系统中重要功能的调节剂。然而，到目前为止，不可能直接实时测量其细胞浓度。在奥地利科学基金FWF的资助下，由格拉茨医科大学分子生物学和生物化学研究所Roland Malli领导的一个研究小组现已成功实现了这一目标。

荧光蛋白

该团队生产出一种荧光蛋白，当它与NO结合时，荧光会发生变化。荧光的变化取决于NO的浓度; 它也是可逆的，并且这个过程或多或少地实时展开。因此，它满足了使细胞内测量NO动力学所需的所有条件。Malli和他的团队成功地测量了不同类型细胞的这些动态。对它们进行遗传修饰，使得它们自身产生新蛋白质，并且可以基于细胞发出的荧光测量NO浓度。

嵌合体

与NO结合的蛋白质具有高度特异性，对该组的研究至关重要。“我们考虑将这种与NO结合的蛋白质与天然荧光蛋白质融合在一起。换句话说，要创造一种既能结合NO又发荧光的嵌合新蛋白质”，Malli解释说。假设新蛋白质的荧光在与NO结合时会发生变化。计算机模拟证实，这是非常特殊的蛋白质组合的情况。

玩弄蛋白质

基于模拟，Malli开始制作一些新的蛋白质。所有这些蛋白质中的NO结合成分来自细菌蛋白质叫做NorR。这是所谓的转录因子，其充当NO信号和遗传存储信息的激活之间的中介。Malli解释了使用细菌蛋白质的优势如下：“这很可能对哺乳动物细胞影响不大，我们想测量NO。” 然后，该团队将NorR的一部分与五种不同的荧光蛋白合并，后者是NO结合的特异性负责。被称为“遗传编码的NO探针”(geNOps)的融合蛋白实际上是以这样的方式产生的，即它们快速导入细胞的遗传信息导致功能性NO探针的生物合成。

少即是多

Malli本人对不同geNOps的有效性感到惊讶：“正如预期的那样，NO的结合导致荧光的减少 - 即猝灭。可以清楚地测量效果，其强度直接取决于NO浓度。此外，NO结合易于逆转，这意味着可以非常快速地测量细胞NO浓度的变化。这是一个真正梦幻般的进步!“

专利技术

基于此，Malli和他的团队能够测量细胞区室中的NO浓度，如线粒体。此外，他们将geNOps的使用与细胞中钙浓度的测量相结合，并且以这种方式，能够以高时间分辨率证明信使物质NO和钙的活性之间的联系。geNOPs的开发已经获得专利并且在FWF的支持下成为可能，预示着一氧化氮测量的新的曙光及其对个体细胞水平的广泛生理影响。

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