A FRET-based biosensor for measuring Gα13 activation in single cells.
Förster 共振能量转移（FRET）可直接观察 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活异源三聚体 G 蛋白。本研究在人类 Gα13 亚基多个位点插入 mTurquoise2，旨在开发基于 FRET 的 Gα13 激活生物传感器。三种荧光标记 Gα13 变体因能定位于质膜并在 LPA2 受体激活后招募 p115-RhoGEF 而被认为具...
Heat Shock Protein Reports on Proteome Stress.
蛋白质稳态（proteostasis）的精确调控是维持细胞适应性和存活的关键。蛋白组应激会破坏蛋白质稳态，导致蛋白错误折叠和聚集，并与神经退行性疾病、癌症和代谢紊乱等疾病密切相关。近年来，生物传感器领域发展了多种用于活细胞蛋白组应激检测的传感器，多数基于特定客户蛋白的亚稳态突变体，通过其聚集产生可测信号。然而，单一亚稳态蛋白难以代表...
In Situ Construction of Protein-Based Semisynthetic Biosensors.
由蛋白支架与人工小分子组成的化学构建生物传感器，近年来被视为特异性检测并实时监测细胞内多种生物分子或生物事件的重要分析工具。传统半合成生物传感器通常在试管中制备，随后借助显微注射或细胞穿透肽等侵入性方法导入细胞。随着生物正交蛋白偶联技术的快速发展，现已能够在活细胞内直接原位构建此类半合成生物传感器，从而为生命科学研究提供前所未有的工...
Bioimaging and Biosensing of Ferrous Ion in Neurons and HepG2 Cells upon Oxidative Stress.
铁离子是细胞内可交换铁的主要成分，不仅参与氧运输、酶促反应和电子传递，也在氧化应激中发挥关键作用。本文开发了一种用于亚铁离子（Fe2+）的比率荧光生物传感器。首先以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米团簇（AuNCs）作为稳定荧光探针，并设计特异性识别Fe2+的配体FeL，将其偶联到AuNCs表面得到AuNC@FeL；随后将水溶性磺化...
A CK1 FRET biosensor reveals that DDX3X is an essential activator of CK1ε.
酪蛋白激酶1（CK1）在多种信号转导通路中发挥核心作用，并参与众多细胞活动。长期以来，CK1被认为不依赖调节亚基、以组成型方式发挥作用。近期研究发现DEAD盒RNA解旋酶，尤其是DDX3X，可在体外刺激CK1活性。为在活细胞中观察CK1活性并研究其与DDX3X的相互作用，我们开发了一种CK1特异性FRET生物传感器。该工具显示，DD...
An ultra-sensitive fluorescent "Turn On" biosensor for glutathione and its application in living cells.
本文开发了一种基于金纳米笼（AuNCs）的有效控释生物传感器，用于超灵敏、高选择性地检测谷胱甘肽（GSH）。含二硫键的寡核苷酸探针通过静电作用组装在 AuNCs 表面，作为分子门封住孔道，从而抑制负载于 AuNCs 空腔内的罗丹明 B（RhB）等荧光分子释放。当存在 GSH 时，二硫键单链 DNA 中的 S-S 键被特异性切断，探针...
Bio-friendly Maillard reaction fluorescent products from glutathione and ascorbic acid for the rapid and label-free detection of Fe
开发具有良好生物相容性的探针并实现活细胞内检测对生物医学和生命科学意义重大，但仍是挑战。本文报道了一种基于谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（AA）美拉德反应荧光产物（MRFPs）作为探针的快速、高选择性活细胞Fe3+生物传感器。实验表明MRFPs无细胞毒性且生物相容性优异。在生理pH条件下，MRFPs对Fe3+相对于其他金属离子具有快速...
Engineering a temperature sensitive tobacco etch virus protease.
烟草蚀刻病毒蛋白酶（TEVp）因其对底物的高特异性和高效切割能力，被广泛用于条件性控制融合蛋白的切割。温度诱导因响应快、组织穿透性好且适用于多种模式生物，成为调节基因功能的常用策略。本文通过 N 端截短工程化获得温度敏感型 TEVp（tsTEVp），在 30°C 诱导后约 4 h 内实现高效蛋白水解，而在 37°C 下保持相对不活。...
A Mitochondria-Targeted Ratiometric Biosensor for pH Monitoring and Imaging in Living Cells with Congo-Red-Functionalized Dual-Emission Semiconducting Polymer Dots.
准确、灵敏地监测和成像活细胞中线粒体 pH 对化学生物学和生物医学具有重要意义。本文设计了一种基于刚果红（CR）修饰双发射半导体聚合物点（Pdots）的新型比率型荧光化学探针，用于活细胞线粒体 pH 的监测与成像，其机制为竞争性荧光共振能量转移（FRET）。Pdots 由三苯基膦（TPP）修饰聚氧乙烯壬基苯基醚（CO-520）、聚(...
Highly selective recognition of Al
本研究以高收率合成了一种三足型双功能荧光探针L1，其结构由罗丹明B（Rhodamine B）和1-萘异硫氰酸酯（1-naphthaleneisothiocyanate）经三(2-氨基乙基)胺连接而成。识别性能研究表明，探针L1对Al3+具有高灵敏度和高选择性，可通过FRET荧光响应和比色响应进行检测，检出限达10−8 M量级；同时，...
Construction of a Nano Biosensor for Cyanide Anion Detection and Its Application in Environmental and Biological Systems.
氰化物阴离子是一种急性有毒污染物，可抑制细胞色素氧化酶并损害中枢神经与呼吸系统。本文开发了一种基于银@金核壳纳米颗粒（Ag@Au NPs）与铱(III)配合物1的发光“开启”传感平台，用于高灵敏检测氰化物。该体系利用Ag@Au NPs对配合物1发光信号的猝灭作用；加入氰化物后，氰化物可选择性溶解金壳，使配合物从金壳表面解离，发光信号...
Live-Cell STED Imaging with the HyPer2 Biosensor.
受激发射损耗（STED）显微镜是一种常用的超分辨成像技术。除合成染料和荧光蛋白外，遗传编码生物传感器也可作为 STED 荧光团使用。将生物传感器与目标蛋白融合，可在活细胞内实现亚衍射极限的大分子结构成像，同时获取细胞活动相关的功能信息。本文介绍了一种用于 HyPer2 生物传感器活细胞 STED 成像的实验方案。HyPer2 是一种...
A fluorescent pH probe for acidic organelles in living cells.
本文设计并合成了一种水溶性荧光pH探针ADA，其结构为2-(6-(4-氨基苯乙烯基)-1,3-二氧代-1H-苯并[de]异喹啉-2(3H)-基)-N,N-二甲基乙胺，属于D-π-A型萘酰亚胺体系。探针以二甲氨基乙胺为质子受体和光诱导电子转移（PET）猝灭体，以乙烯基苯胺为质子化位点和分子内电荷转移（ICT）响应基团，在pH 3–6范...
Evaluating Cellular Drug Uptake with Fluorescent Sensor Proteins.
本文提出一种评估药物及候选药物进入活细胞摄取的新方法。该方法将某类化合物的蛋白靶标改造为荧光生物传感器，通过测量不同化合物在活细胞内与其同源生物传感器的结合，并与体外测量值比较，从而对细胞摄取和胞内浓度进行排序。作者展示了两种传感器设计：一是由自标记蛋白 SNAP-tag 与化学修饰抑制剂组成的半合成传感器，用于人碳酸酐酶 II（H...
Fluorescent Protein-Based Turn-On Probe through a General Protection-Deprotection Design Strategy.
本文提出一种通用的保护-脱保护策略，用于设计荧光蛋白生物传感器，并构建了一种开启型 Hg2+ 传感器。作者结合荧光蛋白工程与非天然氨基酸突变，将经典化学氧汞化反应转化为生物传感格式。不同于以往依赖 Hg2+ 与半胱氨酸巯基结合的荧光蛋白汞传感器，该传感器在 sfGFP 的 Tyr66 位点遗传编码 p-乙烯氧基-L-苯丙氨酸（ViP...
Simultaneous Imaging of Three Tumor-Related mRNAs in Living Cells with a DNA Tetrahedron-Based Multicolor Nanoprobe.
本文构建了一种基于DNA四面体的多色纳米探针，用于在活细胞中同步成像三种肿瘤相关mRNA。该探针通过竞争性链置换反应引起荧光恢复实现检测。用于构建四面体的寡核苷酸在5'端分别延伸三条21碱基识别序列，并标记不同荧光基团FAM、Cy3和Cy5；三条11碱基互补序列分别标记淬灭剂BHQ1（对应FAM）和BHQ2（对应Cy3、Cy5），与...
The Distance between N and C Termini of Tau and of FTDP-17 Mutants Is Modulated by Microtubule Interactions in Living Cells.
微管相关蛋白Tau是一种天然无序蛋白，参与多种神经退行性疾病（tauopathies），并在神经原纤维缠结中聚集。Tau如何从结合微管的状态转变为易聚集状态，以及tauopathy相关突变如何影响其在细胞中的行为仍不清楚。为此，作者开发了一种基于全长Tau蛋白的遗传编码FRET生物传感器（CST），用于在活细胞中实时监测Tau构象变...
Monitoring thioredoxin redox with a genetically encoded red fluorescent biosensor.
硫氧还蛋白（Trx）是哺乳动物两大硫醇依赖性抗氧化系统之一，在氧化还原稳态和信号转导中发挥关键作用。由于缺乏在活细胞中实时监测 Trx 氧化还原动态的方法，Trx 系统的生理和病理功能研究受到限制。本文报道了首个用于监测 Trx 氧化还原状态的遗传编码荧光生物传感器 TrxRFP1。作者将人 Trx1 与氧化还原敏感红色荧光蛋白 r...
Local Generation and Imaging of Hydrogen Peroxide in Living Cells.
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...
FRET-based Visualization of PDGF Receptor Activation at Membrane Microdomains.
血小板衍生生长因子受体（PDGFR）感知胞外生长因子并将信号转入细胞内，调控细胞增殖、迁移和存活。关于 PDGFR 位于哪些膜微区以及如何在不同微区调控多种胞内信号通路，仍存在争议。本研究开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的新型 PDGFR 生物传感器，可在活细胞中以高时空分辨率实时检测 PDGFR 活性。为研究膜微区中的亚...