基因编码死亡指示器（GEDI）是一种比率型双荧光生物传感器，可通过钙离子内流实时检测细胞死亡。GEDI 最初用于神经退行性疾病模型，现可应用于癌细胞，以单细胞分辨率量化治疗诱导的死亡。本方案详述如何构建稳定表达 GEDI 的癌细胞系，利用辐射或化疗药物经验性确定应激诱导的 GEDI 阈值，并通过时间分辨成像与图像分析追踪细胞命运。该...
三磷酸腺苷（ATP）在细胞外、胞质和分泌囊泡等生理环境中可从纳摩尔变化到毫摩尔，既是能量载体、磷酸供体，也是嘌呤能信号分子。为覆盖如此宽的浓度范围，需要具有不同亲和力的基因编码传感器。本研究针对 ATeam 系列 ATP 生物传感器 ATP 结合域中的两个关键精氨酸残基 R103 和 R115 进行定点突变，系统考察电荷中和（R-t...
开发稳健且生物相容的pH传感平台对监测细胞内过程与疾病诊断至关重要。本文报道一种基于硅包覆脂质体纳米颗粒（cerasome，平均粒径138.4 nm）的智能超稳定比率荧光纳米pH传感器。该传感器通过溶胶-凝胶与自组装策略将pH敏感荧光染料pyranine负载于cerasome内部，使其兼具脂质体的生物相容性与二氧化硅壳的稳定性，从而...
雌激素受体（ER）包括 ERα 和 ERβ，通过同源或异源二聚体形成调控细胞生长与分化，但精确检测其二聚化仍具挑战。本研究开发并优化了基于荧光共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器，用于在活细胞中实时监测 ER 动态。通过结构分析、连接肽比较和最优荧光蛋白对筛选，作者构建了三种可检测细胞核内 ERαα、ERαβ 和 ERββ ...
遗传编码荧光生物传感器已成为实时观察活细胞生理过程的重要工具，但用于哺乳动物细胞硫酸根离子成像的传感器仍缺乏。本研究报道了一种名为Thyone的绿色荧光硫酸根传感器。Thyone通过结构引导设计由亮绿色荧光蛋白mNeonGreen改造而来，在哺乳动物细胞中与硫酸根离子发生亚秒级结合，并产生显著的负荧光响应，表观亲和力为11 mM。作...
Lamin A 丝氨酸22位点（Ser22）的广泛磷酸化（pSer22）是细胞有丝分裂的标志，可促进核膜解体；在间期，pSer22 lamin A 丰度较低，并参与力学转导、病毒感染和基因表达。已有大量证据表明，磷酸化修饰调控 lamin A 对细胞功能与命运的作用，但目前尚缺乏用于实时观察 pSer22 lamin A 动态变化的...
Förster 共振能量转移（FRET）在荧光蛋白生物传感器中广泛用于监测活细胞内生化活动的动态变化。FRET 比值（受体与供体信号之比）常作为 FRET 效率的替代指标，但需借助仅含供体或仅含受体的样品校正信号串扰，且对激光强度、检测器增益等成像条件高度敏感，导致不同实验或时间点之间难以直接比较。受多重生物传感器条形码成像方法启发...
本文提出一种用于全面定量自噬起始的实验方案，基于 LC3B Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的读出。该传感器在 proLC3B 的 N 端和 C 端分别融合供体荧光蛋白 Aquamarine 和受体荧光蛋白 tdLanYFP；当 ATG4B 无活性时，proLC3B 保持完整，供体与受体距离较近而发生 FRET；A...
高性能生物传感器对阐明膜磷脂复杂时空调控作用与动态变化至关重要，但提高灵敏度和成像性能仍是挑战。本文提出基于光遗传学的磷脂生物传感器优化策略。首先，利用循环置换LOV2（cpLOV2）介导的核质运输系统，将未结合探针在暗态下预隔离于细胞核，并通过蓝光调控其胞质水平，从而降低高表达条件下未结合探针造成的背景干扰，提高磷脂检测的信背比。...
汞离子检测在环境监测和细胞生物学研究中具有重要意义，但现有基因编码汞离子传感器存在荧光响应为负、动态范围窄或需要补充辅因子等局限。本研究以环状置换的mNeonGreen绿色荧光蛋白（cpmNeonGreen）和来自志贺氏菌Shigella flexneri的汞结合蛋白MerP为基础，通过理性构建与随机突变筛选，开发了NeMeHg和i...
荧光共振能量转移（FRET）生物传感器是细胞生物学和G蛋白信号研究的重要工具。荧光寿命成像显微镜（FLIM）可避免荧光强度法的许多缺点，并能定量测量生物传感器的激活状态或FRET状态。然而，目前仍缺乏可靠的FLIM-FRET生物传感器，且已有数据处理与分析流程存在可重复性挑战。本研究在原代小鼠胰腺导管腺癌（PDAC）活细胞中建立了一...
细胞内可交换锌离子池并非静态，既会响应外界扰动，也会随细胞周期自然波动。本文提供一套基于荧光共振能量转移（FRET）生物传感器进行长时程活细胞成像的实验方案，用于监测表达胞质锌传感器 NES-ZapCV2 的 MCF10a 细胞中游离/不稳定锌（labile Zn2+）的动态变化。方案包括细胞培养与维持、Zn2+ 控制最低培养基（M...
理解信号网络如何调控对阐明细胞和生物体响应内外刺激及开发疾病治疗策略至关重要。为此，需要在扰动条件下测量网络中各节点的活性。本文介绍一种生物传感器条形码技术，利用遗传编码荧光生物传感器在活细胞中大规模多路复用追踪多种信号活性。该方法将表达不同生物传感器的细胞用由蓝色或红色荧光蛋白组成的条形码标记，这些条形码蛋白被定位到不同亚细胞位置...
C-terminal Src kinase（CSK）是Src家族激酶（SFKs）的主要抑制性激酶，通过磷酸化其C端酪氨酸位点调控多种细胞活动。作为胞质蛋白，CSK需被招募至质膜以调控SFKs活性，但其活性调控机制和亚细胞定位仍不清楚。本研究开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器，用于在活细胞中可视化CSK活性...
cAMP 差异检测器原位（cADDis）是一种新型生物传感器，可连续测量活细胞中环磷酸腺苷（cAMP）水平。该传感器由环状置换荧光蛋白连接至 Epac2 铰链区构建，形成单一荧光团生物传感器，结合 cAMP 后荧光可升高或降低。传感器具有红色和绿色向上版本以及绿色向下版本，并可提供靶向不同亚细胞定位的版本。本研究采用绿色向下 cAD...
本文报道了一种遗传编码适配体生物传感器平台，用于在细胞和动物中非侵入性测量药物分布。该平台将适配体分子识别的高特异性与荧光蛋白易于检测的特性相结合，构建了六种编码适配体传感器，展示了平台的通用性。这些传感器对各自目标药物相对于相关类似物表现出高灵敏度和高特异性，并可在单个活细胞中呈现剂量依赖性响应，直至达到饱和的药物摄取水平。作者将...
本文研究环境敏感荧光染料在荧光寿命成像显微镜（FLIM）生物传感器中的应用。作者筛选了一系列 merocyanine 染料，寻找环境诱导荧光寿命变化、光稳定性和亮度在活细胞成像波长下的最佳组合。最终构建 mero87-CBD 生物传感器，将环境敏感染料通过半胱氨酸反应性连接基共价连接至选择性结合激活态 Cdc42 的亲和试剂（WAS...
胆固醇对膜完整性和细胞信号转导至关重要，细胞内胆固醇分布失调与神经退行性疾病等多种疾病相关。可被脂转运蛋白识别并转运的“可及胆固醇”池对维持细胞胆固醇分布和稳态很重要，但活细胞中监测可及胆固醇的工具仍有限。本研究利用进化保守脂转运蛋白 GRAMD1b 的胆固醇感应元件——GRAM 域，工程化出高灵敏可及胆固醇生物传感器 GRAM-W...
哺乳动物细胞内天冬氨酸（aspartate, Asp）水平会随代谢状态改变并影响细胞功能，因此需要稳健、动态的 Asp 丰度检测工具。传统质谱法虽准确，但通量低、成本高且为静态终点测量。本文开发了一种基于绿色荧光蛋白（GFP）的 Asp 传感器 jAspSnFR3，其荧光强度与 Asp 浓度相关。作为纯化蛋白，jAspSnFR3 在...
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 ...