OSense O-Sense

 

旭月NMT简报---关键词搜索：

第17期--检测环境污染的有效手段---非损伤微测技术检测鱼胚胎的耗氧

氧分子流作为黑头呆鱼胚胎的生理应激指标：一个实时水质生物监测系统

图注：通过非损伤微测系统检测鱼胚胎的耗氧，在不同污染物处理下氧流不同。

淡水生态系统的安全与否对于人类来说至关重要，所以实时监测淡水环境中有害化学物质和生物制剂的含量是否超标非常必要。近期，美国普渡大学的科学家使用非损伤微测技术建立了一套实时监测水质的系统。

这项研究报告发表在《环境科学与技术》（Environmental Science and Technology）杂志上，通过非损伤探测方法可以发现多种污染物，如除草剂阿特拉津(atrazine)，其探测敏感性十分有效，甚至能探测到低于美国国家环境保护局(EPA)的标准。该研究在五个不同的模式（包括阿特拉津、氯化镉、五氯酚、马拉硫磷和氰化钾）下对受精后两天的黑头呆鱼胚胎呼吸耗氧量的实时影响，评价黑头呆鱼胚胎处于低浓度污染物时耗氧量瞬间变化的灵敏度。处理两小时后，五氯酚、氯化镉、阿特拉津导致耗氧增加，氰化钾、阿拉特津导致耗氧减少，马拉硫磷处理没有显著影响。

本研究的负责人Marshall Portfield称，这项技术可用于其他有机生命体，如果将胚胎鱼结合使用于瘤细胞，能够检测到潜在的致癌药物，或帮助发现新的治疗目标。普渡大学提出的这一研究理论具有很大的优势，它记录了敏感生命阶段的呼吸作用。这项研究非常令人欣慰，它能够成为保护人类健康的一项潜在应用工具。该研究采用非损伤微测技术来监测环境毒物的存在，为水质监测提供了新的思路和方法。

 

关键词：非损伤微测技术(NMT)，环境监测，氧气(Oxygen flux)，水质

参考文献：Sanchez BC, et al. Environ. Sci. Technol , 2008, 42, 7010-7017

 

PDF版及更多参考文献请点击这里

《《 返 回

第16期--钙调素的研究被Nature China评为一周研究亮点

异钙调素结合在质膜胞外位点上并导致胞内钙离子水平上升

图注：百合花粉CaM的定位以及原生质体质膜Ca2+流

钙调蛋白（CaM）是一种高保守性的细胞内钙离子感应器。在植物中，胞外CaM也作为一个多肽信号影响许多生理功能，但是其在细胞质外的结合位点至今仍存在争议。

2009年5月，中科院植物所林金星研究组在《JBC》上发表文章，研究人员利用CaM交联QD系统对植物细胞表面CaM结合位点进行单分子水平检测，发现QD-CaM能选择性的结合在质膜外空间，并且通过高分辨率透射电子显微镜进行了进一步定位，证实了胞外CaM结合位点确实存在于植物细胞膜表面，但在植物细胞壁上却没有CaM结合位点。此研究为钠米技术在植物细胞研究上的应用提供了有力的证据。此外，研究人员还利用显微注射、FRET以及非损伤微测（SIET）等技术证明了胞外CaM在与其胞外结合为点结合后，可以引起胞内第二信使Ca2+信号的增强，这些发现说明了植物胞外CaM可以通过介导跨膜信号而发挥其信号肽的功能。

 

关键词：钙调素（Calmodulin, CaM）；离子选择性电极（Ion-selective microelectrodes）；质膜（Plasma membrane）

参考文献：Wang et al. J. Biol. Chem..2009, 284: 12000-12007

 

PDF版及更多参考文献请点击这里

《《 返 回

第15期--非损伤检测胎儿肺上皮细胞微环境中Cl-流的变化情况

非损伤检测胎儿肺上皮细胞微环境中Cl-流的变化情况

图注：使用非损伤微测技术检测Cl-流的实时图和Cl-流的变化情况。

肺上皮细胞中体液运输由上皮细胞膜两侧渗透压产生的Na+和Cl-流调节支配，而离子转运过程中所需的能量是由活性Na+/K+ATP酶所提供，Na+和Cl-的跨膜分布是由配体调节的离子通道和交换器所控制，所以如果Cl-的转运发生缺陷将导致与体液运输失调相关的疾病。

囊性纤维病的发生就是由于Cl-转运的缺失而造成。对于这种疾病的研究，先前采用的检测方法，如同位素示踪法检测到的并不是单一的Cl-在胞内外的转运情况，而是进出细胞的所有离子转运的总体情况，所以得到的结论并不能精确的说明Cl-在细胞内外的变化情况。而非损伤微测技术（SrE）通过选用Cl-自参比电极检测胞外Cl-流的变化的方法克服了这个问题。

在该研究中通过选择性Cl-自参比电极实时、高分辨率、非损伤性的方式来检测胎儿远端肺上皮细胞基底或顶端在激动剂作用下Cl-流的变化方向和胞外Cl-数量变化。研究结果表明肺远端顶膜生理学微环境中体液转运与Cl-梯度存在密切关系，Cl-的动力学梯度能够作为质膜微环境中真实的Cl-指示者。这对于理解通气管表面液体中的盐浓度调控细胞和分子过程与上皮体液转运的关系非常重要。

 

关键词：自参比电极(self+referencing electrode,SrE);lung(肺);囊性纤维化(cystic Fibrosis);β2肾上腺素受体(β2 adrenoreceptor);氯离子流(Cl- flux)

参考文献：LAND SC, et al. The Journal of Experimental Biology, 2001, 204, 785+795

 

PDF版及更多参考文献请点击这里

《《 返 回

 

第14期--NO调节花粉管生长过程中胞内外Ca2+的变化和细胞壁构建

NO调节花粉管生长过程中胞内外Ca2+的变化和细胞壁构建

图注:使用荧光标记技术和非损伤微测技术得到的花粉管尖端Ca2+在NO释放剂和抑制剂处理后的Ca2+含量以及Ca2+流的变化图。正值为外流，负值为内流。

一氧化氮（NO）在植物的生长发育过程中具有非常重要的作用。近日，中科院植物所林金星研究组深入研究了裸子植物白皮松花粉管生长过程中，NO对Ca2+、微丝骨架、囊泡转运和细胞壁构建的调节作用。

NO作为重要的信号分子，参与调控花粉管极性生长。通过应用显微注射、非损伤微测、免疫荧光标记等技术发现NO释放剂促进花粉萌发和花粉管伸长，并且具有浓度效应，而抑制剂则抑制花粉萌发和花粉管生长，同时使花粉管顶端膨大，丧失极性；NO释放剂促进胞外Ca2+内流，顶端Ca2+浓度梯度增加，NO抑制剂抑制胞外Ca2+内流，顶端Ca2+浓度梯度降低。

此外，NO释放剂促进囊泡运输，使花粉管顶端微丝束解聚，NO抑制剂具有相反的作用，同时NO使花粉管顶端酯化果胶增加而酸性果胶降低。

在白皮松花粉管中，NO促进胞外Ca2+内流，从而维持胞内Ca2+浓度梯度，进而影响花粉管顶端微丝骨架的组装，促进囊泡运输，使花粉管顶端酯化果胶累积，最终促进花粉管的正常生长。通过Ca2+流和细胞学实验结果，全面地认识了NO在花粉管中极性生长中的功能。

 

关键词：NO；钙离子内流(Calcium influx)；花粉管(Pollen tube)；细胞壁(Cell wall)；非损伤微测技术(SIET)。

参考文献：Wang Yuhua, New Phytologist, 2009, 182: 851-862

 

PDF版及更多参考文献请点击这里

《《 返 回

 

第13期--Ca2+流调节着青蛙骨骼肌的收缩

异搏定和钆对青蛙骨骼肌纤维中咖啡因诱导的痉挛和钙离子流的影响

图注：使用非损伤微测技术得到的Ca2+净流量与肌肉紧张度的相互依存关系，以及咖啡因和钆引起的Ca2+外流的差异。负值为外流。

许多研究证明咖啡因可以诱导骨骼肌的收缩，但Axelsson等科学家在青蛙的骨骼肌中注入咖啡因后却未发现收缩现象。面对这种现象，澳大利亚Tasmania大学的Lana Shabala等科学家推测咖啡因引起的青蛙慢骨骼肌纤维收缩的活性位点在胞外。

Lana Shabala等科学家采用“非损伤微测技术（MIFE）”检测了Ca2+通道阻断剂异博定和钆预处理，再加入咖啡因后Ca2+净流量的变化情况，发现Ca2+净流量的变化与肌肉紧张度的变化相互依赖并且相互依存，同时发现Ca2+通道抑制剂钆的作用效果优于异博定。本项研究揭示：在慢肌肉纤维收缩的复杂机制中，L-型Ca2+通道首先发挥了触发器的作用，而随后的过程由正向的Ca2+诱导的Ca2+释放和胞浆去Ca2+化的负反馈回路两种途径来调解。

非损伤微测技术为该实验提供了动力学研究的平台，为进一步阐明Ca2+参与青蛙慢骨骼肌纤维的收缩提供了直接依据。

 

关键词：慢肌肉纤维(Slow muscle fiber)；咖啡因挛缩(Caffeine contracture)；钙离子流(Calcium flux)；异博定(Verapamil)；钆(Gadolinium)；非损伤微测技术(non-invasively using ion-selective vibrating microelectrodes，MIFE)。

参考文献：Lana Shabala, et al. J Membrane Biol, 2008, 221: 7–13

 

PDF版及更多参考文献请点击这里

《《 返 回

更多文章...