嗅觉受体（ORs）是A类G蛋白偶联受体（GPCRs）中最大的亚家族，但已解析的三维结构很少。为有效发现新型气味分子并阐明其结合模式及激活/失活机制，需要基于结构的虚拟筛选和更深入的构象认识。本文提出一种结合AlphaFold2、分子模拟和虚拟筛选的协议，用于构建目标嗅觉受体OR9Q2与激动剂结合时的激活态模型。研究定义了配体稳定持续...
动物能够以高灵敏度和选择性识别环境中数十万种气味。随着生物嗅觉研究进展，科学家从动物嗅觉系统中提取多种生物材料，并将其与不同换能器集成，形成大量气味生物传感器。这些传感器继承了生物体的感知能力，具有优异检测性能。本文主要介绍基于动物嗅觉系统物质的气味生物传感器，系统描述并比较了器官/组织型、细胞型和蛋白型生物传感器的代表性实例，包括...
非嗅觉细胞因表达功能性嗅觉受体（OR）且为非神经元、易于培养，具有良好生物传感器潜力。OR属于G蛋白偶联受体（GPCR），不同G蛋白与细胞骨架结构变化及细胞形态改变之间存在明确联系，但尚未用于气味分子检测。本研究旨在判断非嗅觉细胞中气味分子结合是否引起细胞骨架变化，并可通过电细胞-基底阻抗传感（ECIS）检测。作者采用表达OR10J...
近年来，研究者利用表达嗅觉受体的细胞在不同传感机制下检测气相气味分子，但此类嗅觉系统因覆盖细胞的水溶液干燥而寿命较短。本文提出一种由阻抗测量电路、微控制器和两个注射泵组成的反馈控制结构，用于维持细胞上方的薄液层。引入液膜控制后，细胞寿命从不足40 min延长到超过75 min，但生物传感器寿命在有或无液体厚度控制时仍相近。随后加入液...
嗅觉受体（OR）是一类经典膜蛋白，在昆虫繁殖与环境适应中发挥重要作用。阐明昆虫嗅觉的分子机制有助于害虫控制与环境保护。由于 OR 疏水性极强，在异源细胞系统中表达困难，一直是 OR 研究的主要瓶颈。本文证明，利用大肠杆菌无细胞蛋白合成系统（CFPS）可功能性表达昆虫 OR，总 OR 最高产量达 350 μg/ml。作者测试了不同种类...
生物嗅觉与味觉系统能够以高灵敏度和特异性识别数千种气味和味觉物质，特异性受体蛋白在其中发挥关键作用。本研究采用内源表达人苦味受体 T2R16 的人神经母细胞瘤 SH-SY5Y 细胞系，并将线虫嗅觉受体 ODR-10 转染至 SH-SY5Y 细胞质膜。T2R16 可特异性识别 β-葡萄糖苷类苦味化合物，通过激活 G 蛋白偶联受体（GP...
如何获得足量功能性嗅觉受体并高效偶联到换能器，是仿生嗅觉生物传感器发展的关键。本研究采用大肠杆菌无细胞表达系统制备线虫嗅觉受体ODR-10，并将其作为仿生嗅觉受体生物传感器的敏感元件。为提高偶联效率并实现芯片上纯化，ODR-10 C端融合His6标签，使其可选择性结合修饰有抗His6适配体的传感器表面。采用电解质-绝缘体-半导体（E...
人工化学感官器件在工业、安防和医学中具有广泛应用。动物嗅觉系统探测环境化学性质所表现出的速度、灵敏度和选择性，为这些器件的设计提供了灵感。本综述考察了天然嗅觉系统的分子与细胞组分如何被整合到人工化学传感器，即生物电子传感器中，重点讨论与信号转导系统结合的生物学材料。文章分析了不同生物化学感官材料作为器件核心时的优势与局限，并评估了不...
动物嗅觉系统依赖蛋白质，尤其是嗅觉受体（ORs）和气味结合蛋白（OBPs），作为天然传感单元识别气味分子。近年进展表明，这些蛋白质也可作为气相生物传感器中的分子识别单元，用于检测挥发性有机化合物（VOCs）。此外，气味分子与ORs或OBPs之间的相互作用，为设计具有可调选择性的肽段提供了重要灵感。本文综述了采用生物识别单元（ORs、...
嗅觉受体（ORs）是 G 蛋白偶联受体（GPCRs）中最大的家族，广泛参与多种人类疾病，并约占所有药物靶点的 40%。构建稳定且高质量的 OR 平台，是开发可用于疾病早期诊断、食品质量评估以及药物和香料开发的实用生物传感器的重要工具。尽管 GPCR 生物传感器研究已取得进展，但受体稳定性与功能化仍是挑战。本章介绍一种基于 OR 嵌入...
膜蛋白是生物膜的核心功能组分，在嗅觉、味觉等环境刺激识别中起关键作用，其对目标分子的高特异性显著优于传统人工传感器。本综述系统介绍利用膜蛋白功能构建生物传感器的最新进展，并将现有体系分为脂质双分子层平台和细胞平台。在脂质双分子层平台中，膜蛋白被嵌入磷脂双分子层，作为生物分子与传感器件之间的桥梁；其中生物纳米孔被广泛用作传感元件，通过...
在生物传感系统中，嗅觉受体位点可被气味分子激活，生物相互作用经信号转导级联转化为电信号，导致离子通道开放、纤毛内产生电流并使膜去极化。本文提出一种新研究，利用相同位点单层吸附模型确定嗅觉频带，并通过嗅觉响应表达式描述静态与动态灵敏度。了解嗅觉感觉神经元中受体位点尺寸有助于理解分子结构与生物活性之间的关系。微受体和介受体主要通过物理吸...
生物电子鼻是一种结合生物受体与智能化学传感器阵列的系统，用于识别气体和蒸气，模拟哺乳动物嗅觉，可在极低浓度下灵敏、特异识别挥发性有机化合物（VOCs）。嗅觉由嗅觉系统完成，吸入的嗅素接触含嗅觉受体（ORs）的嗅上皮。由于能模拟生物嗅觉，仿生电子鼻已用于复杂环境中多种重要化合物检测。近年来，生物传感器系统结合纳米电子技术与嗅觉受体本身...
本文报道了一种基于犬嗅觉纳米囊泡与碳纳米管杂化结构的生物电子传感器（OCB），用于快速评估食品质量。该传感器将表达犬嗅觉受体cfOR5269的纳米囊泡固定于碳纳米管场效应晶体管通道上，模拟犬鼻对气味分子的识别与信号转导过程。当食品氧化指标物己醛与cfOR5269结合后，纳米囊泡内G蛋白-cAMP-钙离子信号通路被激活，钙离子内流在碳...
分子检测器的固定效率对生物传感器的灵敏度、稳定性和重现性至关重要。本文报道了一种通过提高气味分子检测器固定效率而具有更好性能的仿生嗅觉受体生物传感器。在表面声波（SAW）芯片的敏感区上，构建了功能化特定嗅觉受体 ODR-10 的混合自组装单分子层（SAMs），并用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征 ODR-10 的...
嗅觉受体负责感知气味分子，是哺乳动物中最大的G蛋白偶联受体（GPCR）家族，在化学信号检测与向脑信号转导中发挥重要作用。目前仅有少数嗅觉受体被功能表征，主要原因是缺乏高灵敏、高效的受体功能检测工具。本文报道一种新型表面声波（SAW）生物传感器，用于高灵敏嗅觉受体功能检测。研究将秀丽隐杆线虫嗅觉受体ODR-10异源表达于人乳腺癌MCF...
生物体如何检测环境中的特定挥发性化合物，以及由此产生感知和行为反应的神经处理机制，长期以来是科学研究的热点。早期嗅觉研究主要依赖对完整动物进行电生理测量。人类嗅觉受体（OR）基因家族的发现推动了多种细胞学检测体系的发展，这些体系主要用于对哺乳动物和昆虫嗅觉受体进行“去孤儿化”鉴定。相关研究显著深化了对嗅觉分子基础的认识；目前对脊椎动...
鱼类如何在大体积水体中检测痕量分子尚不清楚，推测其可能利用嗅觉受体识别水溶性化合物。斑马鱼仅有98个功能嗅觉受体，却能选择性检测并识别水中多种化合物，这一现象仍难以解释。本文研究鱼类嗅觉的生化与分子机制，报道了一种生物工程斑马鱼嗅觉受体OR131-2的研究。该受体从HEK293S四环素诱导表达系统中亲和纯化获得。共聚焦显微镜显示，受...
嗅觉受体（OR）是 G 蛋白偶联受体，负责识别气味分子，但此前难以大规模制备有功能的 OR 蛋白。本文建立了一种哺乳动物表达系统，用于大规模生产和纯化功能性 OR。作者从四环素诱导的 HEK293S 细胞系中纯化人嗅觉受体 hOR17-4，并通过生物反应器悬浮培养扩大产量，经免疫亲和层析和尺寸排阻层析获得 >10 mg 单体 hOR...
表面等离子共振（SPR）是一种可实时测量分子相互作用的强有力技术，也可用于检测分子与细胞之间的相互作用。本研究将基于SPR的生物传感技术应用于气味分子诱导细胞反应的实时监测。将大鼠嗅觉受体OR I7的N端融合rho-tag导入序列，使其稳定表达于人胚胎肾细胞（HEK-293）表面；随后将细胞固定于SPR传感芯片上。SPR响应强度与注...