Um mapa preciso do pH das organelas intracelulares é crucial para compreender o metabolismo celular e as funções organelares. No entanto, ainda falta um espectro de pH intracelular unificado usando uma única sonda. Aqui, desenvolvemos uma nova sonda sensível ao pH aprimorada por emaranhamento quântico chamada Site-phorin (proteína de sensor de pH de excitação única e duas emissões), que apresenta uma ampla faixa sensível ao pH e recursos de medição quantitativa raciométrica. Posteriormente, medimos o pH de várias organelas e seus subcompartimentos, incluindo subespaços mitocondriais, pilhas de Golgi, retículo endoplasmático (ER), lisossomos, peroxissomos e endossomos em células COS-7. Para o debate de longa data sobre o pH dos compartimentos mitocondriais, medimos o pH das cristas mitocondriais (mito-cristas) como 6,60 ± 0,40, o pH do espaço intermembranar mitocondrial (mito-IMS) como 6,95 ± 0,30 e o pH das duas populações da matriz mitocondrial (mitomatriz) em aproximadamente 7,20 ± 0,30 e o pH das duas populações da matriz mitocondrial (mitomatriz) em aproximadamente 7,20 ± 0,30. 27 e 7,50 ± 0,16, respectivamente. Notavelmente, o pH do lisossoma exibiu uma distribuição gaussiana única e estreita centrada em 4,79 ± 0,17, que é consistente com um pH ácido lisossômico ideal entre 4,5 e 5,0. Além disso, cálculos de química quântica revelaram que tanto a desprotonação do resíduo Y182 quanto a curvatura discreta do anel de benzeno deformado no cromóforo são necessárias para o mecanismo de entrelaçamento quântico da sítio-forina. Curiosamente, nossas descobertas revelam um gradiente de pH preciso (0,6-0,9 unidades de pH) entre as cristas mitocondriais e a matriz mitocondrial, sugerindo que o conhecimento prévio sobre ΔpH (0,4-0,6) e a força motriz do próton mitocondrial (pmf) está subestimado.

Palavras-chave: Sítio-forina; mitocôndria; organela; sonda de pH; emaranhamento quântico.

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Um cenário de pH intracelular unificado com site-Phorin: uma sonda de pH aprimorada por emaranhamento quântico

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