植物压力反应在测试危险化学物质的测试中

科学家修改了参与植物对压力的自然反应的蛋白质，使其成为对多种化学物质的创新测试的基础，包括禁止的农药和致命的合成大麻素。

在干旱期间，植物产生ABA，ABA是一种激素，可帮助它们保持水。其他称为受体的蛋白质有助于植物识别并对ABA做出反应。UC Riverside的研究人员帮助证明了这些ABA受体可以很容易地修饰，以快速发出近20种不同化学物质的存在。

研究小组在新的《自然生物技术》杂志文章中描述了研究团队在改变这些基于植物的分子方面的工作。

研究人员经常需要检测各种分子，包括损害人或环境的分子。尽管存在这种方法，但它们通常是昂贵的，需要复杂的设备。

“如果我们能够开发快速的尺化测试，以了解是否存在危险的化学物质，例如合成大麻素，那将是有变革性的。这篇新论文为其他论文提供了这样做的路线图，” UCR植物细胞生物学教授兼纸合着者Sean Cutler说。

合成大麻素的问题是Cutler所说的：“调节性鞭子”。因为他们将人们送往医院，所以当局试图在这个国家取缔他们。但是，每年都会出现数十个新版本，然后才能控制它们。

卡特勒说：“我们的系统可以配置为在市场上出现的迅速检测实验室制造的大麻素变化。”

研究小组还证明，他们的测试系统可以表明有机磷酸盐的存在，其中包括许多有毒的毒性毒性，对人类有杀人。并非所有有机磷酸盐农药都被禁止，但能够迅速发现可以帮助官员监测水质的情况，而无需在实验室进行更昂贵的测试。

对于该项目，研究人员证明了实验室生长的酵母细胞中的系统。将来，团队希望将改良的分子放回可以用作生物传感器的植物中。在这种情况下，环境中的化学物质可能会导致叶子转化特定的颜色或改变温度。

尽管这项工作着重于大麻素和农药，但这里的主要突破是使用简单且廉价系统快速开发化学物质诊断的能力。“如果我们可以将其扩展到许多其他化学类别，这是向前迈出的一大步，因为开发新测试可能是一个缓慢的过程，”研究合着者兼UCR化学工程师Ian Wheeldon说。

这项研究是通过与唐纳德·丹佛斯工厂科学中心的合同开发的，以支持国防高级研究项目局（DARPA）高级工厂技术（APT）计划。该小组包括威斯康星州医学院，密歇根州立大学的科学家，以及圣路易斯的唐纳德·丹佛斯植物科学中心。这项工作是由科罗拉多大学博尔德分校的化学和生物工程师蒂莫西·怀特海（Timothy Whitehead）促进的。

为了创建该系统，研究人员利用了ABA植物胁迫激素开关和关闭受体分子的能力。在“ ON”位置，受体与另一种蛋白质结合，形成一个紧密的复合物，可以触发可见反应，例如发光。Whitehead是一项工作的合作者，使用最先进的计算工具来帮助重新设计受体，这对于小组工作的成功至关重要。

“我们采用的酶可以在正确的上下文中发光并将其分为两块。开关上的一个部分，另一个在其结合的蛋白质上。”卡特勒说。“在第三种化学物质存在下将两件事融合在一起的技巧并不是什么新鲜事物。我们的进步表明，我们可以重新编程与许多不同三种化学物质一起使用的过程。”

参考：BeltránJ，Steiner PJ，Bedewitz M等。使用植物激素受体作为可重编程的支架的快速生物传感器开发。NAT生物技术。于2022年6月20日在线发布：1-7。doi：10.1038/S41587-022-01364-5

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