基于量子纠缠增强的统一细胞内 pH 图景：SITE-pHorin 探针

准确绘制细胞内细胞器 pH 图谱对于理解细胞代谢和细胞器功能至关重要。然而，尚缺乏使用单一探针绘制统一细胞内 pH 光谱的工作。本文开发了一种新型量子纠缠增强型 pH 敏感探针SITE-pHorin，具备宽广的 pH 敏感范围和比值定量测量能力。随后，我们测量了 various 细胞器及其亚细胞部位的 pH 值，包括线粒体亚空间、糖体堆积体、内质网、溶酶体、过氧体和内体，在 COS-7 细胞中进行测量。针对线粒体细胞器 pH 的长期争议，我们测量了线粒体叶片的 pH 为 6.60 ± 0.40，线粒体髓质间空间的 pH 为 6.95 ± 0.30，以及两种线粒体基质 pH 分别约为 7.20 ± 0.27 和 7.50 ± 0.16。值得注意的是，溶酶体 pH 显示出以 4.79 ± 0.17 为中心的单一狭小高斯分布。此外，量子化学计算揭示了，Y182 残基去质子化以及色素环的离散曲率变形都对 SITE-pHorin 的量子纠缠机制至关重要。令人惊讶的是，我们的发现表明，线粒体叶片与基质之间存在准确的 pH 梯度（0.6-0.9 pH 单位），暗示关于 ΔpH（0.4-0.6）和线粒体质子动力力（pmf）的先行认知可能被低估了。