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國(guó)外開(kāi)發(fā)新型生物傳感器實(shí)時(shí)可視化活植物細(xì)胞中的壓力水平
來(lái)源:傳感器專家網(wǎng) 發(fā)表于 2020/6/3

長(zhǎng)期以來(lái),植物生物學(xué)家一直尋求對(duì)涉及激酶(可催化蛋白質(zhì)中關(guān)鍵生物學(xué)活性的酶)的基礎(chǔ)過(guò)程的深入了解。在氣候日益變暖的環(huán)境中,分析植物中激酶的基本過(guò)程變得更加緊迫。


某些“ SnRK2”激酶(蔗糖非發(fā)酵-1相關(guān)的蛋白激酶 -2s)是必不可少的,因?yàn)樗鼈儠?huì)在干旱條件下被激活,從而觸發(fā)稱為氣孔的葉片表面小孔的保護(hù)性封閉。這些孔讓二氧化碳進(jìn)入葉片,但是植物也由于蒸發(fā)而損失了90%以上的水分。毛孔的打開(kāi)和關(guān)閉功能有助于響應(yīng)環(huán)境變化優(yōu)化生長(zhǎng)和耐旱性。



該圖像描繪了三個(gè)擬南芥葉表面的孔或氣孔,它們表達(dá)了由加州大學(xué)圣地亞哥分校的植物生物學(xué)家開(kāi)發(fā)的新型SNACS應(yīng)力納米傳感器。圖片來(lái)源:圣地亞哥加州大學(xué)施羅德實(shí)驗(yàn)室


現(xiàn)在,加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的植物生物學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新的納米傳感器,使研究人員可以監(jiān)測(cè)活植物細(xì)胞中SnRK2蛋白激酶的活性。SnRK2活動(dòng)傳感器或“ SNACS”在雜志eLife中進(jìn)行了描述。


解剖蛋白激酶活性的先前努力涉及到繁瑣的研磨植物組織和通過(guò)細(xì)胞提取物測(cè)量激酶活性的過(guò)程。每個(gè)實(shí)驗(yàn)需要100多片葉子來(lái)分析氣孔形成的“保衛(wèi)細(xì)胞”,SNACS現(xiàn)在使研究人員可以實(shí)時(shí)分析變化。


細(xì)胞生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)部門的成員,新論文的資深作者,生物科學(xué)杰出教授朱利安·施羅德說(shuō):“以前,無(wú)法研究活植物細(xì)胞中時(shí)間分辨的SnRK2活性, SNACS傳感器報(bào)告了單個(gè)活植物細(xì)胞或組織中SnRK2激酶活性的直接實(shí)時(shí)可視化!


研究人員描述了使用SNACS提供有關(guān)SnRK2長(zhǎng)期存在的問(wèn)題以及基礎(chǔ)與二氧化碳相互作用的新證據(jù)。研究人員表明,脫落酸是植物中的干旱脅迫激素,它可以激活激酶,但是二氧化碳含量升高則不能,從而解決了最近爭(zhēng)論的一個(gè)問(wèn)題。


加州大學(xué)圣地亞哥分校的項(xiàng)目科學(xué)家,論文的共同作者高橋洋平(Yohei Takahashi)說(shuō):“我們的發(fā)現(xiàn)可能有益于研究人員研究植物的環(huán)境脅迫反應(yīng),并分析植物體內(nèi)不同的信號(hào)傳導(dǎo)途徑如何相互作用。研究活植物中時(shí)間分辨的SnRK2激酶調(diào)控的能力對(duì)于理解植物細(xì)胞的環(huán)境脅迫反應(yīng)特別重要!


這種新的納米傳感器是由已故的加州大學(xué)圣地亞哥分校教授羅杰·錢(Roger Tsien)率先開(kāi)發(fā)的方法開(kāi)發(fā)的,他為此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。


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