基于量子纠缠增强探针SITE-pHorin绘制细胞器pH全景图揭示线粒体质子梯度新机制

　　本研究针对细胞内细胞器pH缺乏统一测量工具的难题，开发了量子纠缠增强型双发射pH探针SITE-pHorin，实现了多细胞器pH精准测绘。研究人员通过该技术首次揭示线粒体嵴（6.60±0.40）与基质（7.20/7.50）间存在0.6-0.9单位的pH梯度，修正了传统ΔpH（0.4-0.6）和质子驱动力（pmf）认知，为细胞代谢研究提供关键技术支撑。

　　

科学家们开发出一种革命性的量子纠缠增强型pH敏感探针SITE-pHorin（单激发双发射pH传感器蛋白），该探针具备宽范围pH响应和比率定量检测能力。通过系统测量COS-7细胞中多种细胞器及其亚区室的pH值，包括线粒体嵴（mito-cristae，6.60±0.40）、线粒体膜间隙（mito-IMS，6.95±0.30）以及双群体线粒体基质（mito-matrix，7.20±0.27和7.50±0.16），首次构建了完整的细胞内pH图谱。值得注意的是，溶酶体pH呈现单一窄分布（4.79±0.17），符合其最适酸性环境特征。量子化学计算揭示发色团中Y182残基去质子化与苯环离散曲率共同介导了量子纠缠效应。特别重要的是，研究发现线粒体嵴与基质之间存在0.6-0.9单位的pH梯度，表明既往关于ΔpH（0.4-0.6）和质子驱动力（pmf）的认知可能存在低估。