Zdolność oczyszczonych błon plazmatycznych do redukcji akceptorów elektronów doprowadziła do wniosku, że błona plazmatyczna ma wrodzoną zdolność redoks1. Wcześniej obserwowany u grzybów, roślin i zwierząt, tPMET jest procesem wspólnym dla wielu organizmów2,3,4,5. W szczególności proces ten wykazano w Saccharomyces cerevisiae, komórkach marchwi, erytrocytach, limfocytach, kostniakomięsaku, czerniaku, makrofagach, mięśniach szkieletowych i neutrofilach2,3,4,5,6,7. W procesie, który transportuje elektrony przez błonę plazmatyczną w celu redukcji zewnątrzkomórkowych utleniaczy, tPMET bierze udział w wielu funkcjach komórkowych, w tym: wzrost komórek5,8, żywotność komórki9, metabolizm żelaza10, sygnalizacja komórkowa11,12,13 oraz ochrona przed reaktywnymi formami tlenu12,14,15. Ze względu na udział tPMET w wielu funkcjach komórkowych, przypuszcza się, że brak równowagi tPMET przyczynia się do rozwoju niektórych poważnych schorzeń, w tym raka16, choroby układu krążenia17 i zespół metaboliczny18.
Istnieje wiele sposobów monitorowania transferu elektronów przez błonę plazmatyczną, ale najczęściej używaną techniką jest ocena redukcji zewnątrzkomórkowych akceptorów elektronów za pomocą testów kolorymetrycznych. Powszechnie stosowanymi zewnątrzkomórkowymi akceptorami elektronów są sole tetrazoliowe, DPIP, FeCN i żelazochrom c19,20. Najczęściej stosowaną solą tetrazolową jest sól drugiej generacji znana jako WST-119. Związek ten jest łatwiejszy do wykorzystania w testach kolorymetrycznych w porównaniu z solami tetrazolowymi pierwszej generacji ze względu na dwie grupy sulfonianów, które zwiększają jego rozpuszczalność w wodzie21. WST-1, w połączeniu z pośrednim akceptorem elektronów 1-metoksy-fenazynosiarczanem (mPMS), ulega redukcji w dwóch zdarzeniach przeniesienia pojedynczego elektronu. Ta redukcja zmienia słabo zabarwioną, utlenioną formę WST-1 na bardziej intensywną, żółtą formazan20,22. WST-1 ma wysoki współczynnik ekstynkcji molowej wynoszący 37 x 103 M-1 cm-1, co prowadzi do wysokiej czułości testu21,22. DPIP jest również wykorzystywany jako zewnątrzkomórkowy akceptor elektronów do monitorowania tPMET. Wykazano, że DPIP może być redukowany zewnątrzkomórkowo przez tPMET bez pomocy pośrednich akceptorów elektronów23,24. Ze względu na brak pośrednich akceptorów elektronów, DPIP może bezpośrednio odbierać elektrony z błony plazmatycznej, w przeciwieństwie do WST-124. Podobnie jak w przypadku DPIP, wykazano, że FeCN jest redukowany zewnątrzkomórkowo do żelazocyjanku przez tPMET bez pomocy pośrednich akceptorów elektronów19,24. W przeciwieństwie do WST-1 i DPIP, FeCN ma niski współczynnik ekstynkcji molowej, co prowadzi do niższej czułości testu9. Innym powszechnie stosowanym zewnątrzkomórkowym akceptorem elektronów do monitorowania tPMET jest żelazorytochrom c. Podobnie jak w przypadku WST-1, redukcja żelazorytochromu c zwiększa się przy użyciu pośredniego akceptora elektronów, mPMS22. Jednak w przeciwieństwie do WST-1, metoda ferrycytochromu c jest mniej czuła ze względu na wysokie tło i niski współczynnik ekstynkcji molowej22.
Tutaj prezentujemy metodę analizy tPMET w czasie rzeczywistym za pomocą testów spektrofotometrycznych. W metodzie wykorzystano zewnątrzkomórkowe akceptory elektronów WST-1 i DPIP, ponieważ oba mają wysoki współczynnik ekstynkcji molowej, a jednocześnie są tańsze w porównaniu z innymi powszechnie stosowanymi zewnątrzkomórkowymi akceptorami elektronów, takimi jak ferrycytochrom c. Użyliśmy metosiarczanu fenazyny (PMS) zamiast mPMS, mają one podobny skład chemiczny, a PMS jest znacznie tańszy. mPMS jest stabilny fotochemicznie, co jest ważną cechą zestawu komercyjnego, który wymaga długiego okresu przydatności do spożycia. Jednak sprawiamy, że PMS jest świeży dla każdego testu, więc stabilność nie powinna być problemem. Przedstawiamy również metodę oceny możliwych oddziaływań enzymatycznych (patrz Rysunek 1) między zewnątrzkomórkowym akceptorem elektronów a enzymami, które można wykorzystać do dalszego scharakteryzowania procesu tPMET. W szczególności enzymy AO i SOD mogą być używane do określania, która część tPMET jest spowodowana transportem askorbinianu lub zewnątrzkomórkowym uwalnianiem ponadtlenku, dwiema powszechnymi metodami transportu elektronów przez błonę plazmatyczną.