日本京都大學(xué)科學(xué)家最近將綠色熒光蛋白和沙門氏菌體內(nèi)感受熱量的一種蛋白融合在一起，制造出一種能檢測細胞內(nèi)部不同細胞器溫度波動的基因編碼“溫度計”,并將細胞器溫度變化與細胞內(nèi)部功能聯(lián)系在一起，有助于人們進一步理解細胞行為。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然-方法學(xué)》雜志上。

    制做這種新型“溫度計”的關(guān)鍵，是一種已知的名為TlpA的蛋白，這種蛋白由沙門氏菌制造，其正常作用是作為一種自動調(diào)節(jié)抑制器，感知溫度以控制轉(zhuǎn)錄，能在37℃左右進行迅速可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄。研究人員把綠色熒光蛋白（GFP）的熒光片段與TlpA融合，使GFP的熒光光譜隨溫度變化，最后再把融合蛋白加入到能瞄準(zhǔn)線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或細胞質(zhì)膜蛋白的序列中。

    這種以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的新型熱傳感器還能通過基因編碼，直接瞄準(zhǔn)不同的細胞器，比如線粒體，同時測量膜蛋白和產(chǎn)生的能量，并在溫度變化與細胞器的內(nèi)部功能之間建立聯(lián)系。在本實驗中，研究人員能探測到褐脂肪線粒體的生熱作用，并把溫度與線粒體膜蛋白、三磷酸腺苷（ATP）生產(chǎn)聯(lián)系在一起。

    利用這種序列，他們能同時繪制出“感溫”GFP隨線粒體膜蛋白電壓指示器JC-1的染色圖。他們發(fā)現(xiàn)，在溫度高的地方，電壓也相應(yīng)較高。他們還用另一種基因編碼傳感器（ATeam26）結(jié)合熒光共振成像（FRET）檢測ATP,再次證實了這種相關(guān)性。ATP主要是在氧化磷酸化過程中由一種電化學(xué)泵產(chǎn)生的，反映了線粒體的質(zhì)子變化曲線，與JC-1所指示的類似。

    研究人員指出，這一技術(shù)充分發(fā)揮作用的最佳地方是腦細胞。它能更好地處理溫度變化，不僅在軸突的內(nèi)外，而且能在神經(jīng)膠質(zhì)細胞內(nèi)部。膠質(zhì)細胞包裹著髓磷脂，所以攜帶了脈沖能量的很大一部分，有助于人們更好地理解神經(jīng)信號的傳輸。但這還有爭議，脈沖神經(jīng)元熱動力學(xué)主要還是由實驗驅(qū)動，而并非不太精確的外在溫度傳感器。