細胞工廠氧化還原狀態(tài)的熒光探針檢測與調控

俞 杰，秦 磊，許 可，馮旭東，李 春

(北京理工大學化學與化工學院，北京100081)

氧化還原反應(redox reaction)是一類氧化劑和還原劑之間發(fā)生電子轉移的反應，貫穿細胞的整個生長代謝過程。氧化還原狀態(tài)是表征細胞生理狀態(tài)的一項重要指標。在正常情況下，細胞內的氧化還原反應維持在一個平衡狀態(tài)，隨著外界條件的變化或細胞自身的代謝失衡，細胞內的氧化還原狀態(tài)會發(fā)生改變，細胞內活性氧(ROS)大量累積，造成DNA、蛋白質損傷以及脂質過氧化等，影響細胞結構和功能，嚴重情況下會造成細胞凋亡[1]。

氧化還原平衡的維持關系著細胞的生長與代謝，氧化還原狀態(tài)的實時監(jiān)測以及調控對于研究細胞的生長和高效生物轉化具有重要意義。由于復雜的氧化還原系統(tǒng)與調控網絡，細胞內氧化還原狀態(tài)的檢測以及調控面臨著巨大的挑戰(zhàn)。熒光探針信號穩(wěn)定、檢測設備簡單等優(yōu)點成為實時檢測細胞氧化還原狀態(tài)的有力工具。本文中，筆者闡述氧化還原狀態(tài)與細胞代謝的關聯，以熒光探針為主，介紹了檢測細胞氧化還原狀態(tài)的方法，并對調控細胞氧化還原狀態(tài)的常用方法及其在細胞工廠高效生物轉化中的應用進行了總結，展望了氧化還原狀態(tài)檢測及調控的發(fā)展趨勢。

1 細胞的氧化還原代謝物

細胞內氧化還原反應十分復雜，參與的反應物質種類繁多，氧化還原代謝物按照其反應性質可分為以下3種：以活性氧為代表的氧化劑類、以谷胱甘肽為代表的抗氧化劑類以及以NAD(P)H為代表的輔酶類。……