Клетка — это дом с четырьмя комнатами: митохондрии, ядро, цитозоль и плазматическая мембрана. В каждой комнате своя жизнь, и перекись водорода, маленькая сигнальная молекула, работает в них по-разному. Раньше мы видели только, что где-то в доме зажёгся огонь, но не знали, в какой комнате. Теперь в каждую комнату поставили светящийся датчик. Этот датчик — белок HyPer7, который меняет свечение, когда рядом появляется перекись. Датчик настолько чувствительный, что замечает даже одну молекулу перекиси.
Учёные сделали четыре линии мух, у каждой датчик стоит в своей комнате. Потом они смотрели, где и когда загорается огонь. В яичниках митохондрии вспыхивали и гасли за шесть минут после добавления перекиси. У старых мух в клетках кишки датчик в цитозоле горел сильнее, чем у молодых, значит, с возрастом там накапливается окислительный стресс. В зачатках крыла огонь появлялся в разных местах: в одной комнате горел, в другой был погашен. В эмбрионах датчик у мембраны ярко светился в желточных гранулах и в лидирующем крае, когда края эмбриона сходятся, как застёгивается молния. Теперь видно, что перекись водорода не просто разливается по клетке, а работает в каждой комнате по-своему. Четыре окна открыты, и огонь в каждой комнате виден отдельно.
Сенсор HyPer7 настолько чувствителен, что способен зарегистрировать окисление от одной молекулы перекиси водорода, диффундировавшей в зону реакции. При этом он восстанавливается тиоредоксиновой системой, то есть фактически показывает не просто наличие перекиси, а баланс между окислением и восстановлением.
Идея видеть невидимые сигнальные молекулы внутри живой клетки перекликается с концепцией «внутреннего зрения» из романа Станислава Лема «Солярис», где океан-разум общается через тонкие химические сигналы. Здесь учёные получают возможность буквально наблюдать химический язык клеток в действии.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.