Imaging di mtHyPer7, un biosensore raziometrico per il perossido mitocondriale, in cellule di lievito viventi

I mitocondri sono organelli all'interno delle cellule che facilitano la mobilizzazione dell'energia, il metabolismo centrale, la produzione di macromolecole vitali, l'immagazzinamento del calcio e la trasduzione del segnale. Di conseguenza, svolgono un ruolo cruciale nella funzione cellulare, nella forma fisica e nel controllo della durata della vita. La nostra ricerca si concentra sullo studio dell'impatto dei mitocondri sull'invecchiamento utilizzando il lievito in gemmazione Saccharomyces cerevisiae come organismo modello.

L'imaging di cellule vive è il nostro strumento migliore per osservare la variazione della funzione mitocondriale. Qui descriviamo un metodo che utilizza un biosensore di spostamento spettrale metrico del rapporto geneticamente codificato chiamato mitocondriale HyPer7. mtHyPer7 rileva il perossido di idrogeno, una specie reattiva dell'ossigeno, che può danneggiare i costituenti cellulari, ma funziona anche come molecola di segnalazione nei mitocondri delle cellule vive.

mtHyPer7 ha un'elevata affinità per il perossido di idrogeno e una bassa sensibilità al pH. È integrato nel genoma del lievito, il che si traduce in un'espressione stabile e coerente nelle popolazioni di cellule di lievito. Infine, è quantitativamente mirato ai mitocondri e non ha alcun effetto rilevabile sulla funzione cellulare o mitocondriale o sulla forma fisica.

I biosensori come mtHyPer7 sono fondamentali per studiare la funzione mitocondriale a risoluzione subcellulare, per trovare i meccanismi alla base del controllo di qualità mitocondriale e per esaminare come tale processo influisce sulla forma fisica cellulare, sull'alimentazione e sulla durata della vita. Il colorante mtHyPer7 fornisce un lavoro costante in contrasto con i coloranti organici utilizzati per il rilevamento delle specie reattive dell'ossigeno. Rispetto ai sensori basati su FRET, mtHyPer7 è più compatto ed evita problemi come l'eccitazione incrociata e il bleed through, nonché il posizionamento preciso e i requisiti di orientamento per FRET.