荧光生物传感器通常在亮态与暗态之间切换，暗态信噪比低，限制低浓度钙的定量测量。作者在工程化 mTurquoise 基钙传感器红移变体时，意外获得一种绿色发射传感器 G-Ca-FLITS。该传感器在钙结合态与游离态均保持高亮度，同时具有超过 1 ns 的钙依赖荧光寿命变化。在哺乳动物细胞中，其亮度与 GCaMP3 和 jGCaMP7c...
基因编码荧光传感器不断被开发和改进。若能在非人灵长类多个皮层区域表达，即可测量灵长类特有皮层活动的多种时空动态。本文开发了自动机器人病毒注射系统（ARViS），用于生物传感器的广域表达。ARViS包含两项技术：识别皮层表面血管结构以确定多个不命中血管的注射位点；以及以50 μm精度控制微吸管垂直插入皮层表面。在小鼠皮层中，ARViS...
基因编码生物传感器可监测细胞内钙变化，推动对细胞信号与神经元活动模式的理解。GCaMP 类传感器需根据具体生物学问题调节亮度、动态范围、配体亲和力和响应动力学。最新一代 jGCaMP8f 有望通过更高荧光动态范围提升体内成像。本文系统测定 jGCaMP8f 的体外生物物理性质，并通过理性设计开发两个新变体。作者利用荧光光谱学表征 j...
近红外（NIR）基因编码钙指示剂（GECI）正成为神经科学研究中的有力工具。由于其光谱特性，NIR GECI 可避免哺乳动物组织中色素吸收、光散射和自荧光造成的信号损失，并且在与常用荧光指示剂及光遗传学执行器联用时不易产生交叉激发伪影。尽管已有多种 NIR GECI，但目前尚无一种能同时具备细胞内高亮度、良好光稳定性、小分子尺寸和快...
目前最成功的基因编码钙指示剂（GECI）多采用荧光强度或比率读出。尽管钙依赖的荧光强度变化较大，但强度易受光漂白、样品移动和探针局部浓度变化影响，且 GECI 对生理 pH 变化敏感，因此难以准确定量细胞内钙浓度。本文报道一种基于荧光寿命的传感策略：钙结合诱导的构象变化直接改变循环置换绿松石荧光蛋白（cpTq2）的荧光量子产率和荧光...
本文综述了用于细胞内钙离子（Ca2+）流成像的生物发光基因编码钙指示剂（GECI）研究进展，并介绍一种新的基于强度型生物发光的钙传感器 CalBiT。与荧光 GECI 相比，生物发光 GECI 无需激发光，可避免组织自发荧光、光毒性、光漂白和光谱串扰，具有较高信噪比，适合活细胞及潜在深组织成像。现有 GECI 包括基于水母荧光素酶 ...
斑马鱼胚胎是研究心脏功能的低成本脊椎动物模型。许多荧光基因编码钙指示剂（GECI）已被开发，但比率型读出更适合成像心脏等运动器官。作者将四种基于肌钙蛋白C的比率型GECI——TN-XXL、Twitch-1、Twitch-2B和Twitch-4——瞬时表达于斑马鱼胚胎心脏，其发射比率可报告心房和心室的Ca2+水平。作者测量了Ca2+瞬...
基因编码钙指示剂可用于监测细胞器内亚细胞 Ca2+ 信号。多数基因编码钙指示剂由内源性钙结合蛋白融合而成，其在体内的功能可能因与细胞伙伴竞争而受干扰。本文报道了一类基于两种 Aequorea victoria 蛋白——GFP 与 apo-aequorin 融合的新型荧光 Ca2+ 传感器，命名为 GAP。GAP 具有独特组合特性：双...
基因编码钙指示剂已成为在活体复杂组织和神经回路中成像信号的重要工具，但由于其人工多模块组成，结构-功能关系往往不清楚。本文结合蛋白质工程与动力学、光谱及生物物理分析，系统表征基于 Förster 共振能量转移（FRET）的钙生物传感器 TN-XXL。通过工程化酪氨酸荧光光谱，作者发现四个钙结合 EF-hand 中 EF3-1 和 E...
基因编码钙指示剂（GECIs）可在模式生物中实现钙离子成像，但其表达通常受单一启动子控制，可能超出目标细胞类型。为提高细胞类型特异性，可将 GECI 置于两个启动子交叉表达的控制下。本文利用来自 Nostoc punctiforme 的分裂 DnaE intein（NpuDnaE）介导两种代表性 GECI（TN-XL 和 GCaMP...