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新型生物传感器实时可视化活植物细胞中的压力

长期以来,植物生物学家一直寻求对涉及激酶(可催化蛋白质中关键生物学活性的酶)的基础过程的深入了解。在气候变暖日益改变的当今环境中,分析植物中激酶的基本过程变得更加紧迫。

某些“ SnRK2”激酶(蔗糖非发酵-1相关的蛋白激酶 -2s)是必不可少的,因为已知它们会在干旱条件下被激活,从而触发称为气孔的叶片表面小孔的保护性封闭。这些孔让二氧化碳进入叶片,但是植物也由于蒸发而损失了90%以上的水分。毛孔的打开和关闭功能有助于响应环境变化优化生长和耐旱性。

现在,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的植物生物学家开发了一种新的纳米传感器,使研究人员可以监测活植物细胞中SnRK2蛋白激酶的活性。SnRK2活动传感器或“ SNACS”在杂志eLife中进行了描述。

解剖蛋白激酶活性的先前努力涉及到繁琐的研磨植物组织和通过细胞提取物测量激酶活性的过程。每个实验需要100多片叶子来分析气孔形成的“保卫细胞”。SNACS现在使研究人员可以实时分析变化。

“以前,无法研究活植物细胞中时间分辨的SnRK2活性,”细胞生物学和发育生物学部门的成员,新论文的资深作者,生物科学杰出教授朱利安·施罗德说。“ SNACS传感器报告了单个活植物细胞或组织中SnRK2激酶活性的直接实时可视化。”

新型生物传感器已经在分红。研究人员描述了使用SNACS提供有关SnRK2长期存在的问题以及基础与二氧化碳相互作用的新证据。研究人员表明,脱落酸是植物中的干旱胁迫激素,它可以激活激酶,但是二氧化碳含量升高则不能,从而解决了最近争论的一个问题。

加州大学圣地亚哥分校的项目科学家,论文的共同作者高桥洋平(Yohei Takahashi)说:“我们的发现可能有益于研究人员研究植物的环境胁迫反应,并分析植物体内不同的信号传导途径如何相互作用。” “研究活植物中时间分辨的SnRK2激酶调控的能力对于理解植物细胞的环境胁迫反应特别重要。”

这种新的纳米传感器是由已故的加州大学圣地亚哥分校教授罗杰·钱(Roger Tsien)率先开发的方法开发的,他为此获得了诺贝尔奖。

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