丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸合成的关键前体，并通过蛋白丙二酰化及别构调控信号网络调节细胞功能，其生成与利用受细胞能量状态精细调控。现有研究多依赖群体平均的批量检测，只能获得细胞群平均代谢状态的瞬时快照，难以揭示细胞间 malonyl-CoA 与脂肪酸合成异质性。为克服该局限，作者开发了一种基因编码的荧光蛋白生物传感...
基因编码荧光生物传感器使活细胞中细胞信号与代谢过程的高时空分辨测量成为可能，已深刻改变相关研究。本文综述了开发新型及增强现有生物传感器的不同策略，重点讨论传感单元与报告单元的设计和优化。作者总结了用于获得结构信息以指导传感器设计的晶体学、小角X射线散射、核磁共振及计算模拟方法，并介绍了基于细菌菌落、细菌裂解液、哺乳动物细胞、微流控和...
NADP(H) 是所有生物体中提供还原当量的核心代谢枢纽，参与多种生物合成、调控和抗氧化通路。虽然已有生物传感器可在活体中测定 NADP+ 或 NADPH 水平，但尚无探针可直接估算决定细胞能量可用性的 NADP(H) 氧化还原状态。本文设计并表征了一种基因编码的比率型非破坏性生物传感器 NERNST，其由氧化还原敏感绿色荧光蛋白 ...
基因编码荧光生物传感器是追踪完整生物系统内化学过程的重要工具，但候选传感器的开发与优化仍受限于筛选方法的技术瓶颈。本文提出一种结合液滴微流控与自动荧光成像的高通量多参数筛选平台，可将筛选通量提高约一个数量级，并能够同时评估对比度、亲和力和特异性等多个性能指标，而非仅筛选单一特征。作者利用凝胶壳珠作为微透析室，在单个微囊中表达并检测数...
乳酸已从细胞代谢废物转变为重要代谢底物和信号分子。生物组织尤其是间质中乳酸水平的波动需要高时空分辨率评估，细胞成像方法最适合。本研究评估乳酸受体羟基羧酸受体1（HCAR1，原名GPR81）作为基因编码荧光乳酸生物传感器构建模块的适用性。作者采用已成功用于多巴胺、血清素和去甲肾上腺素等基于各自G蛋白偶联受体的策略，构建了一组强度型荧光...
缺乏实时监测活细胞和组织中（伪）次卤酸动态的工具，限制了对炎症过程的理解。本文报道一种基因编码荧光生物传感器 Hypocrates，用于可视化（伪）次卤酸及其衍生物。Hypocrates 由环状置换黄色荧光蛋白（cpYFP）整合到大肠杆菌转录阻遏蛋白 NemR 的修饰结构中组成。作者证明 Hypocrates 具有比率型、可逆响应，...
L-乳酸传统上被视为葡萄糖代谢废物，现被认为是哺乳动物细胞间重要的能量货币。为研究细胞外 L-乳酸的转运与功能，作者报道了一种强度型绿色荧光基因编码生物传感器 eLACCO1.1。该传感器以嗜热菌 Thermus thermophilis TTHA0766 L-乳酸结合周质蛋白为识别域，将环状置换绿色荧光蛋白 cpGFP 插入其构象...
许多神经退行性疾病伴随持续细胞应激并改变细胞信号。为研究相关突变如何影响细胞应激与信号，作者建立了用于内质网（ER）介导细胞应激和第二信使信号的活细胞检测。首先检测视紫红质突变对 ER 应激和 Ca2+ 信号的影响：常染色体显性视网膜色素变性最常见突变 P23H 较野生型产生更高 ER 应激，且应激水平升高与 Ca2+ 信号减弱相关...
基于荧光、可基因编码的生物传感器是实时分析生物过程的常用工具。过去几十年，可基因编码生物传感器的数量及其可监测的生物学过程类型迅速增加。本文旨在向读者介绍生物传感器开发的一般原则与实践，并突出生物传感器如何帮助阐明生物学功能中的关键问题。文章重点讨论用于监测激酶活性的传感器，并以其说明传感器设计中的常见考量。文中还描述了激酶和第二信...
基因编码的比率型荧光生物传感器可用于在活细胞中定量测量细胞内离子浓度。本文讨论选择钙离子（Ca2+）或锌离子（Zn2+）生物传感器时需要考虑的重要因素，包括传感器的表观解离常数（Kd′）、动态范围、信噪比、亚细胞定位、pH、氧化还原状态、盐浓度以及离子结合/解离速率等。作者还分析了使用此类传感器进行定量测量的限制，并解释同一传感器在...