定量评估细胞氧化应激需同步测定胞内氧化还原态与胞外呼吸活性，但集成传感方法有限。本文报道一种双荧光传感平台，将基因编码氧化还原生物传感器 roGFP2-Tsa2ΔCR 与嵌入微孔板的光学溶解氧传感器结合，用于工业酵母中胞内活性氧（ROS）和耗氧速率（OCR）的并行、非侵入定量。该传感器在酿酒酵母和产脂耶氏酵母中稳定表达，可在群体、单...
Sigma1受体（S1R）和部分水通道蛋白（AQP）参与氧化应激调控，但二者相互作用近期才显现。S1R通过与质膜和细胞器蛋白相互作用发挥作用，AQP则促进过氧化氢（H2O2）排出细胞。目前S1R对过氧化物水通道蛋白（peroxiporins）的调控尚未被研究。本研究利用H2O2 HyPer7生物传感器和基因敲低技术，考察（1）AQP...
氧化应激与多种疾病的发生发展密切相关。电子传递链（ETC）抑制剂如鱼藤酮（rotenone）和抗霉素A（antimycin A）常被用于体外模型以诱导线粒体氧化应激。2′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH2-DA）是一种荧光探针：非荧光的DCFH2-DA可穿过细胞膜，经酯酶去乙酰化为DCFH2，再被细胞内活性氧（ROS）氧化为...
过氧化氢（H2O2）是多种生物过程的毒性氧化副产物，胞内水平过高会引发氧化应激，促使细胞启动保护性应答。传统活性氧荧光染料在特异性和时空分辨率上存在局限，而遗传编码荧光指示剂（GEFI）能够特异性检测低水平胞内 H2O2。本方案介绍一种高灵敏度 GEFI roGFP2-Prx1 在酿酒酵母 Saccharomyces cerevis...
遗传编码氧化还原活性化合物生物传感器的发展推动了细胞内氧化还原活性研究新方法。此前作者利用遗传编码生物传感器 HyPer 定量测量活细胞内过氧化氢（H2O2）浓度。本研究改进该方法，用于比较不同表型人细胞在 H2O2 诱导外源氧化应激下胞外与胞质 H2O2 浓度梯度，从而评估抗氧化系统强度。实验使用稳定表达胞质 HyPer 的癌细胞...
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，...
工业发酵过程需要高鲁棒性，但培养基组分、发酵产物和物理扰动会引起细胞应激并降低性能。胞外表现已被广泛研究，而胞内状态因缺乏实时监测工具仍知之甚少。遗传编码荧光生物传感器已成为改善微生物生产力和胁迫耐受性的有前景工具。本研究将感知酿酒酵母胞内环境（pH、ATP、氧化应激、糖酵解通量和核糖体生产）的荧光生物传感器整合为通用工具箱。作者开...
活性氧（ROS）的产生与内质网（ER）应激密切相关，ROS 既可能是 ER 应激的诱因，也可能是其后果；多种人类疾病表现为 ER 应激和氧化损伤导致的组织萎缩。为评估 ER 腔内 ROS 生成调节剂并开展机制研究，需要能够时间分辨、细胞器特异性地监测 ER 氧化还原状态的方法。基因编码荧光探针的发展使这一目标成为可能，其中基于黄色荧...
秀丽隐杆线虫对 NM300K 银纳米颗粒（Ag NPs）的适应性已有报道。本研究考察多代暴露于 Ag NPs NM300K 或 AgNO3 后，线虫对一系列次级应激物（CeO2 NP、Ce3+、Cu2+、Cd2+ 和 Paraquat）的敏感性变化。结果显示，Ag NP 预暴露使线虫对活性氧（ROS）诱导剂 Paraquat 的耐受...
活性氧（ROS）异常产生会导致组织损伤积累，并与多种人类疾病相关。尽管已开发多种 ROS 传感器，但由于 ROS 本身不稳定，其在 ROS 相关生理与病理过程中的应用仍受限。本文开发了遗传编码荧光生物传感器 Trx1-cpYFP-fRMsr（TYfR），该传感器由突变硫氧还蛋白 Trx1、环状置换黄色荧光蛋白 cpYFP 和大肠杆菌...
在有氧环境中，细菌会暴露于活性氧（ROS）。为避免 ROS 过量，微生物具有强效的酶促和非酶促抗氧化系统。谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）是广泛使用的工业平台菌，其以肌硫醇（MSH）作为主要低分子硫醇和非酶促抗氧化剂。在有氧生物反应器培养中，C. glutamicum 会暴露于超过空气饱和的氧浓度...
随着化学生物学发展，基于荧光团的诊断工具可通过共价结合靶向特定生物分子，生物正交反应在肿瘤早期诊断与治疗中应用广泛。本研究设计了一种小分子荧光生物传感器2-肼基-5-硝基苯酚（2Hzin5NP），它在中性pH下与生物分子的羰基发生快速生物正交反应，生成稳定的荧光腙产物，从而用于多种癌细胞系中生物分子羰基化的检测。该探针本身几乎无荧光...
本研究在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）体内评估欧盟参考银纳米颗粒 NM300K 与硝酸银（AgNO3）暴露后活性氧（ROS）生成和氧化应激。通过 SOD-1 报告品系检测抗氧化防御诱导，并利用 HyPer 和 Grx1-roGFP2（GRX）生物传感器品系监测细胞氧化还原状态变化。两种银形式均导致 so...
荧光纳米金刚石（FNDs）被提出用作自由基生物传感器，因为它们可作为磁传感器，其光学性质会随周围磁场环境变化。自由基在自然细胞代谢中产生，但当自然平衡被破坏时，也与疾病和衰老相关。由于自由基具有高反应性和瞬态性，灵敏检测自由基具有挑战性，因此需要 FNDs 等新生物传感器。本文详细研究了衰老模型系统——酵母细胞——在 FND 内化后...
马红球菌（Rhodococcus equi）是一种兼性胞内病原体，可引起驹、猪、牛、羊、山羊等多种动物感染，也可感染免疫受损人群。马场中抗生素耐药性快速上升，使当前基于大环内酯类与利福平组合的抗菌治疗常失效，亟需新治疗策略。本研究利用对氧化应激高度敏感的 R. equi 肌硫醇氧化还原蛋白（mycoredoxin）三基因缺失突变株 ...
过氧化氢（H2O2）在氧化还原信号和氧化应激介导的细胞死亡中起核心作用。它可由多种机制在不同细胞内位点产生，因化学性质稳定可到达远处作用位点，但其亲水性可能阻碍脂质膜通过。本研究利用基因编码的 H2O2 生物传感器 HyPer，在胰岛素产生 RINm5F 细胞中研究 H2O2 通过亚细胞膜的扩散动力学。面向胞质区室的质膜和内质网膜结...
尿囊素是哺乳动物嘌呤代谢的天然终产物，可由尿酸清除活性氧的非酶促降解产生。生物流体中尿囊素水平对自由基存在敏感，因此可作为临床分析中急性氧化应激的候选标志物。为此，作者利用植物和低等生物中负责尿囊素水解的尿囊素酶，开发了一种基于快速酶-化学检测的尿囊素定量生物传感器。重组尿囊素酶被包埋于湿纳米多孔硅胶基质中，并通过荧光光谱和圆二色性...
金黄色葡萄球菌是重要人类病原体，感染过程中必须应对活性氧和活性氯物种（ROS、RCS）。低分子硫醇细菌硫醇（BSH）是其清除 ROS 和次氯酸（HOCl）应激、维持胞质还原状态的重要防御机制。HOCl 应激下，BSH 与蛋白形成 S-细菌硫醇化混合二硫键，由细菌硫氧还蛋白 BrxA/B 还原。NADPH 依赖黄素二硫键还原酶 Ypd...
肥胖是全球公共卫生问题，育龄女性中超过三分之一存在肥胖。母体肥胖与母体、胎盘及新生儿氧化应激增加相关，并被认为与胎龄过大（LGA）新生儿血管功能障碍有关，但其细胞与分子机制尚不清楚。本研究比较了来自 LGA 新生儿与对照新生儿的人脐动脉内皮细胞（HUAEC）。未经处理的 LGA-HUAEC 显示超氧阴离子水平、超氧化物歧化酶（SOD...
谷氨酸棒杆菌中，mycothiol（MSH）是主要低分子硫醇。本研究将 Mrx1-roGFP2 生物传感器稳定整合到谷氨酸棒杆菌基因组，用于动态监测生长和氧化应激下 MSH 氧化还原电位（EMSH）。结果显示，野生型谷氨酸棒杆菌在生长曲线中维持高度还原的胞内 EMSH，基础水平约 -296 mV。与其 H2O2 抗性表型一致，菌株对...