广泛范围及快速响应的遗传编码比率荧光温度计

温度是一个基本的物理参数，在生物反应和事件中发挥着重要作用。尽管之前开发的温度计已被用于研究一些重要现象，如单个活细胞中的异质温度分布和线粒体中的热产生，但仍希望开发一种在广泛温度范围内具有高灵敏度和快速响应的温度计，以定量测量恒温动物和变温动物在细胞层面到体内的温度变化。为了克服传统温度计的局限性，如适用物种的限制和低时间分辨率，分别是由于灵敏度的窄温度范围和温度测量方法，我们开发了一种遗传编码的比率荧光温度指示剂gTEMP，采用了两种具有不同温度敏感性的荧光蛋白。我们的方法实现了以50毫秒的时间分辨率快速追踪温度变化。我们使用该方法观察了细胞中细胞质与细胞核之间的时空温度变化，并在用羰基氰化物4-(三氟甲氧基)苯基肼刺激后定量测量了单个活细胞线粒体基质中的热产生，该物质是氧化磷酸化的解偶联剂。此外，利用gTEMP的5°C到50°C的广泛敏感温度范围，我们在活的medaka胚胎中监测了15小时的温度，展示了在各种活体物种中进行体内温度测量的可行性。