ATP作為重要的能量物質，其代謝生化機制早已被研究地清清楚楚，然而植物活細胞內ATP實時動態變化情況還有大量未知信息。雖然已有多種ATP感應蛋白用于動物細胞ATP動態實時檢測，然而植物活細胞內ATP的動態實時監測，一直很少有穩定可靠方法。

近日，Valentina De Co等人采用新型ATP感應蛋白ATeam1.03-nD/nA，建立了一種基于熒光能量共振轉移（FRET）的方法，創造性地應用于實時監測植物活細胞ATP。ATeam1.03-nD/nA可在植物活細胞內穩定表達，蛋白結構中間表達有ATP合成酶 Ɛ 亞基，一端表達CFP熒光集團，一端表達Venus熒光集團。當有ATP結合時，ATeam1.03-nD/nA結構發生改變，CFP與Venus距離變得更近，產生更加明顯的熒光能量共振轉移，獲得更高的Venus/CFP熒光信號比值（圖1）。通過實時監測該熒光信號比值，即可實時動態檢測植物活細胞ATP含量（圖2）。

Valentina De Co等人開發的這種創新性應用方案，為植物活細胞ATP動態實時監測提供了最佳檢測工具，將大大推動植物細胞ATP動態變化機制研究。其方案所用BMG CLARIOstar多功能酶標儀擁有專利的線性漸變濾光片光柵技術（可檢測任意波長熒光，8-100nm任意帶寬，滿足任意檢測要求），專為細胞檢測設計的頂讀和底讀選項，高精度頂讀和底讀自動聚焦，高精度孔閾掃描，多色熒光動力學檢測設計，以及精密靈活的氣體控制設計（氧氣和二氧化碳濃度（0.1-20%），單/雙控制），為活細胞ATP等能量代謝指標分析提供了最佳選擇。

圖1，ATP感應蛋白ATeam1.03-nD/n ATP結合效應示意圖

圖2，擬南芥種子，在不同外界氧氣條件下ATP含量動態實時監測

正常大氣環境下，ATP含量維持穩定不變（灰色曲線），Venus/CFP熒光信號比值維持穩定。低氧條件下，ATP產量下降，Venus/CFP熒光信號比值下降（黑色和紅色曲線）。

參考資料

1、Imamura, Hiromi, et al. "Visualization of ATP levels inside single living cells with fluorescence resonance energy transfer-based genetically encoded indicators." Proceedings of the National Academy of Sciences 106.37 (2009): 15651-15656.

2、De Col, Valentina, et al. "ATP sensing in living plant cells reveals tissue gradients and stress dynamics of energy physiology." Elife 6 (2017).

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