水氧传感器（绿色）位于装满大叶绿体（品红色）的衣藻细胞的六个隔间中。过氧化氢（H2O2）通常被用作漂白和消毒剂，但它也在活细胞中不断产生。H2O2是生物过程的副产品之一，有时也是故意产生的，例如为了杀死病原体。有人认为H2O2也起着信号分子的作用。为了研究这种生物学功能，德国凯泽斯劳滕工业大学和萨尔大学的研究小组开发了一种针对植物细胞的H2O2灵敏传感器。这种传感器揭示了H2O2在细胞中的产生位置以及信号通路的运作方式。该研究成果已发表在《植物细胞》期刊上。
Michael Schroda教授是凯泽斯劳滕工业大学分子生物技术与系统生物学主席，他解释说：“我们开发了一种超敏感的H2O2单细胞传感器，它使用了一种叫做roGFP2的绿色荧光蛋白的变体，与过氧化物酶结合。关键在于过氧化物酶可以将H2O2有效地氧化，进而使roGFP2发生微小的荧光变化。这使我们能够测量活细胞中H2O2浓度的变化。我们成功地将传感器引入了六个不同的细胞隔间，并监测了H2O2浓度在光照或热应激等环境条件下的实时变化。我们能够证明叶绿体在强光照射下产生H2O2，它会扩散到邻近的细胞质中，但不会进一步扩散到细胞核中，因为它被有效地降解。”
这项研究成果是科学团队的共同努力，Michael Schroda的研究小组与萨尔大学的Bruce Morgan教授和凯泽斯劳滕工业大学植物病理学系的David Scheuring博士合作。Schroda说：“Bruce Morgan将他对酵母细胞中传感器蛋白的研究知识应用到了这个项目中；David Scheuring帮助我们使用先进的显微镜技术可视化H2O2的产生和分布在藻类细胞中。我的研究小组利用基因工程方法为将传感器引入藻类细胞的特定隔间铺平了道路，并跟踪了环境条件的不断变化对细胞的影响。这个成功验证的传感器系统是合成生物学的产物，研究人员为研究人员开发。”
Schroda解释说，这个系统像乐高积木一样是模块化的。“通过将基因分解为小的功能单元，并添加定义的连接器，我们可以根据需要组合这些单元并立即构建适合我们研究目的的遗传电路。这种标准化组件的原则在工程科学中早已被应用，以确保生物学科学的进步。”