蛋白激酶C（PKC）家族由三个调控方式不同的亚家族组成，长期以来被认为是多种细胞功能的关键。然而，PKC 酶在不同亚细胞位置如何被调控，尤其是在内质网、溶酶体和 Par 信号复合体等新兴信号枢纽，仍不清楚。本文报道了一种高灵敏度的激发比率型 C 激酶活性报告器 ExRai-CKAR2，可检测亚细胞 PKC 活性的微小变化。将 ExR...
自首个基于荧光共振能量转移（FRET）的钙指示剂Cameleon问世以来，多种遗传编码生物传感器（GEB）被用于在活细胞中时空分辨地监测离子浓度、细胞状态和酶活性等生理参数。FRET依赖供体与受体荧光蛋白间光谱重叠和非辐射能量转移，当传感域与目标分子相互作用引起构象变化时，供体-受体距离改变，从而改变FRET效率。现有GEB优化常需...
稻瘟病菌 Magnaporthe oryzae 依赖附着胞产生巨大膨压穿透植物细胞，脂质代谢在该过程中发挥关键作用。本研究鉴定了 M. oryzae 中编码保守磷脂酸磷酸酶的 MoPAH1 基因。MoPAH1 在植物侵染过程中表达上调，MoPah1 蛋白在菌丝、分生孢子、附着胞和侵入菌丝等发育与侵染阶段均表达，并主要定位于细胞质。敲...
单壁碳纳米管（SWCNTs）在生物成像和生物传感中的应用受限于难以获得具有所需功能的单手性纳米管样品。其独特光学性质，如多条窄带近红外发射和溶剂化色移、FRET等多种信号转导模式，非常适合活细胞/生物体成像与传感。然而，纳米管间FRET在生物环境中尚未被研究。我们开发了单手性亚细胞SWCNT成像探针，并在活细胞中研究其管间FRET能...
mTOR 信号是细胞感知营养、生长因子和能量状态的关键通路。本文报道了一种高灵敏度的基因编码生物发光共振能量转移（BRET）生物传感器 AIMTOR，用于在活细胞中实时监测 mTORC1 活性。该传感器由 YPET 荧光受体、ULK1 衍生 T757 磷酸化底物肽、WW 结构域和 NanoLuc 生物发光供体组成，mTORC1 磷酸...
过氧化氢（H2O2）调控血管内皮细胞关键磷酸化通路，并影响内皮型一氧化氮合酶（eNOS）信号。细胞内外 H2O2 均参与 eNOS 调控，但具体通路不清。本研究利用化学遗传学与活细胞成像，在 EA.hy926 人内皮细胞的胞质、核和小窝中生成并检测 H2O2。作者构建了靶向酵母 D-氨基酸氧化酶（DAAO）与新型 H2O2 生物传感...
既往多种 Src 家族激酶生物传感器研究显示，细胞核内激酶活性明显低于胞质，提示核与胞质存在不同调控。本研究以 Fyn 为例，构建了带光诱导核定位信号的 Fyn FRET 生物传感器，证明 Fyn 激酶活性在核内显著低于胞质。为进一步理解 Fyn 与其磷酸酶在胞质和核内不同平衡状态的维持机制，作者又构建了融合光诱导核定位信号的 Fy...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸代谢的关键中间体和蛋白质翻译后修饰的重要供体，但其在活细胞中的原位检测长期缺乏有效工具。本研究开发了一种遗传编码生物传感器FapR-NLuc，将可特异性结合malonyl-CoA的细菌转录因子FapR与工程化荧光素酶NanoLuciferase（NLuc）融合。FapR-NLuc以同源二...
Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器为 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活后发生区室化信号转导提供了大量证据。这种局部信号发生在不同的质膜微区，以及内体、线粒体、高尔基体和细胞核等亚细胞位置。将区室化与生理功能联系起来的重要进展主要体现在两个方面：一是将 β2-肾上腺素受体产生的区室化 cAMP 与心肌兴奋-收缩耦联相联...
阿片受体（ORs）在内源阿片肽激活下可精确调节行为，但被非肽阿片药物激活时易产生病理效应。传统观点认为受体激活主要发生在质膜，但药物与肽在靶神经元中的细胞差异仍不清楚。本文开发了一种遗传编码的构象生物传感器 OR sensor，其核心为特异性识别激活构态 μ/δ 阿片受体的纳米抗体 Nb33，并与 EGFP 或 pmApple 荧光...
本文介绍一种用于活细胞内局部产生并检测过氧化氢（H2O2）的遗传编码系统。该系统由酵母D-氨基酸氧化酶（DAAO）和两种光谱可区分的荧光生物传感器 HyPer2 与 HyPerRed 组成；二者分别基于循环置换黄色荧光蛋白和循环置换红色荧光蛋白，可实现细胞内 H2O2 动态的时空产生与检测。协议以简单细胞培养模型为例，给出转染、成像...
支架蛋白通过锚定信号酶至下游效应器附近维持细胞稳态，部分支架蛋白还可形成动态信号体并在刺激后转运至不同亚细胞区室。Gravin（AKAP12）是一种多价支架蛋白，基础条件下将蛋白激酶A（PKA）等酶锚定于质膜，细胞内钙升高时快速重分布至胞质。由于gravin重分布会影响PKA定位，作者假设gravin作为钙“开关”调节质膜处PKA与...
mBFP 是从非生物发光致病菌 Vibrio vulnificus CKM-1 中鉴定并经改良的 NADPH 依赖性蓝色荧光蛋白。为探索其在植物中的应用，作者分别以叶特异性 RbcS、缺氧诱导 Adh 和生长素诱导 DR5 启动子驱动 mBFP 表达，并在烟草、蝴蝶兰和拟南芥的叶、根、花等组织中检测；同时将表达蛋白靶向细胞质、内质网...
植物激素生长素是调控植物生长发育的关键形态发生信号，其细胞内水平受合成、极性运输和代谢过程共同调控，浓度梯度决定器官定位及环境响应。以往利用基于 SCF 型 E3 泛素连接酶复合体的生长素生物传感器和合成响应报告株系分析生长素梯度，但生长素合成与代谢对梯度的贡献仍不清楚，亚细胞定位信息也有限。本文设计了荧光标记的生长素类似物 NBD...
葡萄糖代谢的第一步是己糖激酶（HKs）将葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）。HKI 主要结合线粒体，HKII 可分布于线粒体和胞质。本研究在 CHO 细胞中表达 HKI-YFP 和 HKII-YFP，同时用基于 FRET 的细胞内葡萄糖生物传感器 FLIPglu-600 mM 监测葡萄糖处理，并用 GFP 标记的糖原相关蛋...
基于荧光共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器能够以高时空分辨率在活细胞中可视化信号事件，但其灵敏度有限，限制了广泛应用。本研究将增强型青色荧光蛋白（ECFP）与黄色荧光蛋白变体 YPet 配对，构建 ECFP/YPet FRET 对。该 FRET 对可显著提高多种信号分子生物传感器的灵敏度，包括酪氨酸激酶 Src、小 GTP...
带多碱性簇或阳离子结构域的蛋白可被负电荷膜通过静电作用靶向到特定亚细胞区室。磷脂酰丝氨酸（PS）是细胞膜中主要的阴离子磷脂，但其在完整细胞各膜表面电荷中的贡献长期未知，部分原因是缺乏可在完整细胞中分析其分布的试剂。作者开发了一种遗传编码荧光生物传感器，用于研究PS的亚细胞分布。该探针由乳粘附素C2结构域（Lact-C2）与绿色荧光蛋...