组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖（glucose, Glc）；样品基质：血液/血糖（blood glucose）及体外葡萄糖溶液
检测原理
周质空间配体结合蛋白（PLBP）具有两个球状结构域和柔性铰链区。葡萄糖结合后，GBP/tmGBP 从开放构象转变为闭合构象，配体结合口袋位于两结构域界面。该构象变化改变共价连接或融合的报告基团之间的相对距离与微环境：荧光染料或分子激子对的激发/发射特性随之改变，产生荧光强度、寿命或激子发光信号；分裂荧光素酶或海肾荧光素酶（AEQ）片段则因靠近而重组，AEQ 在辅因子海肾荧光素（coelenterazine）存在下发生发光反应。因此，光信号强度或光谱变化随葡萄糖浓度在生理范围内变化，实现无底物消耗或低底物消耗的葡萄糖检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
综述指出，野生型大肠杆菌 GBP 对葡萄糖亲和力较高（约 0.2 mM），不适合生理血糖范围；多个实验室通过定点突变或结构导向随机突变将结合常数调整到生理范围，并提高葡萄糖相对于其他糖类的选择性。热稳定 tmGBP 在 100°C 以下不解折叠，储存稳定性更好，可通过生物素-暴露赖氨酸固定于微孔板表面而不损失灵敏度，可在 1–30 mM 葡萄糖范围内响应，并经历多次结合-洗涤循环后仍保持响应。作者认为这些进展有助于开发可重复、稳健、可用于糖尿病管理的植入式连续葡萄糖监测传感器。
传感器的构成
- 固定化表面：微孔板（microtiter plates），作为 tmGBP 固定化载体，支持可重复检测
- 连接层：生物素-暴露赖氨酸（biotin-exposed lysines），将 tmGBP 固定到表面并保持传感活性
- 识别元件：大肠杆菌葡萄糖/半乳糖结合蛋白（GBP）或热稳定 tmGBP，结合葡萄糖后发生开放-闭合构象变化
- 信号标记物：荧光染料（Cy5、罗丹明衍生物）或分子激子对，构象变化引起荧光强度、寿命或激子发光变化
- 信号标记物：分裂荧光素酶（split luciferase）或海肾荧光素酶（AEQ）片段，葡萄糖结合使片段重组并产生生物发光
- 辅因子：海肾荧光素（coelenterazine），AEQ 发光反应底物，转化为 coelenteriamide 并增强发光
- 读出层：荧光/生物发光检测系统，测量发射光谱或发光强度
中文摘要
糖尿病影响全球超过1亿人，亟需更有效的血糖监测方法以改善疾病管理。本文是一篇迷你综述，总结利用周质空间配体结合蛋白（PLBP）超家族成员构建葡萄糖纳米传感器的最新进展。作者重点介绍通过蛋白质工程改造大肠杆菌葡萄糖/半乳糖结合蛋白（GBP），使其结合常数进入生理血糖范围，并提高对葡萄糖相对于其他糖类的选择性；同时介绍采用新型报告基团，如荧光染料、分子激子发光、分裂荧光素酶和海肾荧光素酶，实现葡萄糖响应的光信号输出。此外，综述还讨论来自嗜热菌 Thermotoga maritima 的热稳定 GBP（tmGBP），其具有更好的储存稳定性和表面固定化性能。这些工作为开发可用于糖尿病管理的植入式葡萄糖纳米传感器提供了重要基础，目标特性包括葡萄糖特异性、快速响应、生理浓度范围内的灵敏度、可重复性和稳健性。
英文摘要
Diabetes affects over 100 million people worldwide. Better methods for monitoring blood glucose levels are needed for improving disease management. Several labs have previously made glucose nanosensors by modifying members of the periplasmic ligand binding protein superfamily. This minireview summarizes recent developments in constructing new versions of these proteins that are responsive within the physiological range of blood glucose levels, employ new reporter groups, and/or are more robust. These experiments are important steps in the development of novel proteins that have the characteristics needed for an implantable glucose nanosensor for diabetes management: specificity for glucose, rapid response, sensitivity within the physiological range of glucose concentrations, reproducibility, and robustness.