2 ביוני 2023
מי חמצן (H 2 O2) הםגם מקור לנזקי חמצון וגם מולקולת איתות. פרוטוקול זה מתאר כיצד למדוד H 2 O2מיטוכונדריאלי באמצעות HyPer7 ממוקד מיטוכונדריה (mtHyPer7), ביוסנסור יחסי מקודד גנטית, בשמרים חיים. הוא מפרט כיצד לייעל את תנאי ההדמיה ולבצע אנליזה כמותית תאית ותת-תאית באמצעות תוכנה זמינה באופן חופשי.
מיטוכונדריה הם אברונים בתוך התאים המאפשרים ניוד אנרגיה, חילוף חומרים מרכזי, ייצור מקרומולקולות חיוניות, אחסון סידן והעברת אותות. כתוצאה מכך, יש להם תפקיד מכריע בתפקוד התאים, בכושר ובשליטה בתוחלת החיים. המחקר שלנו מתמקד בחקירת ההשפעה של מיטוכונדריה על הזדקנות באמצעות ניצני שמרים Saccharomyces cerevisiae כאורגניזם מודל.
דימות תאים חי הוא הכלי הטוב ביותר שלנו לבחון שונות בתפקוד המיטוכונדריה. כאן אנו מתארים שיטה המשתמשת בביו-חיישן מטרי מקודד גנטית של הסטה ספקטרלית בשם HyPer7 מיטוכונדריאלי. mtHyPer7 מזהה מי חמצן, זן חמצן תגובתי, שיכול לפגוע במרכיבים תאיים, אך מתפקד גם כמולקולת איתות במיטוכונדריה של תאים חיים.
ל- mtHyPer7 זיקה גבוהה למי חמצן ורגישות נמוכה ל- pH. הוא משולב בגנום השמרים, מה שמביא לביטוי יציב ועקבי באוכלוסיות תאי שמרים. לבסוף, הוא ממוקד כמותית למיטוכונדריה ואין לו השפעה ניכרת על תפקוד או כושר תאי או מיטוכונדריאלי.
חיישנים ביולוגיים כמו mtHyPer7 חיוניים לחקר תפקוד המיטוכונדריה ברזולוציה תת-תאית, למציאת מנגנונים העומדים בבסיס בקרת האיכות של המיטוכונדריה, ולבחינת האופן שבו תהליך זה משפיע על כושר התא, ההזנה ותוחלת החיים. הכתם mtHyPer7 מספק עבודה עקבית בניגוד לצבעים אורגניים המשמשים לזיהוי מיני חמצן תגובתי. בהשוואה לחיישנים מבוססי FRET, mtHyPer7 קומפקטי יותר ומונע בעיות כגון עירור צולב ודימום, כמו גם את המיקום המדויק ואת דרישות הכיוון עבור FRET.
מחקר זה חוקר את התפקוד המיטוכונדריאלי בשמרית Saccharomyces cerevisiae, תוך התמקדות בתפקידו של מי חמצן (H2O2) הן כסוכן מזיק והן כמולקולת איתות. באמצעות ביו-חיישן רציומטרי מקודד גנטית, mtHyPer7, החוקרים מתארים שיטה למדידה כמותית של H2O2 מיטוכונדריאלי בתאים חיים.
Quantitative imaging of mitochondrial hydrogen peroxide in live yeast cells enables precise interrogation of mitochondrial redox status, a key determinant in cellular health and disease modeling. The mtHyPer7 biosensor provides robust, reproducible readouts for oxidative stress, supporting early-stage target validation and mechanistic de-risking in discovery pipelines. This capability enhances predictive confidence for mitochondrial function studies relevant to aging, metabolic disorders, and cellular quality control.
The mtHyPer7 imaging workflow integrates from early discovery through assay development and preclinical research, supporting hypothesis-driven studies and translational continuity.