Rho GTPase isoforms in cell motility: Don't fret, we have FRET.
Rho家族p21小GTP酶直接调控基于肌动蛋白的运动机器，在细胞迁移控制中起关键作用。除经典且研究最充分的RhoA、Rac1和Cdc42外，这些关键蛋白的多个亚型已被鉴定，并显示在多种细胞运动过程中具有特定功能。研究亚型特异性效应的主要困难在于，各亚型一级氨基酸序列高度相似，因此可与相同上游调控因子和下游效应靶点相互作用。本文介绍各...
Imaging changes in the cytosolic ATP-to-ADP ratio.
三磷酸腺苷（ATP）是细胞内核心的能量转移、磷酸供体和信号分子。ATP 在磷酸基团转移过程中生成二磷酸腺苷（ADP），因此 ATP/ADP 比值直接反映细胞能量电荷和磷酸化势，并调控多种 ATP 依赖酶与信号蛋白。ATP 从 ADP 再生还可作为能量代谢和线粒体功能的重要读出。为此，作者开发了一种基因编码荧光生物传感器 Percev...
Fluorescent protein biosensor for probing CDK/cyclin activity in vitro and in living cells.
细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）在细胞周期进程和转录调控中起关键作用，其过度激活与癌症相关。然而，在生理背景下连续、敏感地测量其活性或药物抑制的方法有限。为此，作者设计了一种模块化荧光蛋白生物传感器CDKACT，通过CDK/周期蛋白磷酸化引起荧光强度实时变化来报告激酶活性。该传感器由组蛋白H1来源的CDK底物肽序列（引入唯一半胱氨...
Carbon-dot-based ratiometric fluorescent probe for imaging and biosensing of superoxide anion in live cells.
本文报道了一种用于超氧阴离子（O2•−）的比率荧光生物传感器。该传感器以电化学制备的碳点（C-Dots）作为参考荧光体，以氢乙啶（hydroethidine, HE）作为对 O2•− 具有特异性的有机分子，同时充当识别元件和响应信号。在 488 nm 激发下，杂化探针 CD-HE 仅呈现 525 nm 发射峰，该峰归因于 C-Dot...
A new genetically encoded single-chain biosensor for Cdc42 based on FRET, useful for live-cell imaging.
Cdc42 是调控细胞极性、细胞骨架重排、迁移和膜转运等多种形态发生过程的关键小 GTP 酶，其激活动态需精确调控。为在活细胞中直接观察 Cdc42 激活，作者开发并验证了一种新的 Cdc42 激活生物传感器。该传感器为遗传编码、单链设计，可正确定位到膜区室，并能与其上游调控因子鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子（GDI）相互作用。作者在小鼠...
Live cells imaging using a turn-on FRET-based BODIPY probe for biothiols.
本文设计并合成了一种红色发射的开启型FRET分子探针1，用于选择性检测半胱氨酸（Cys）和同型半胱氨酸（Hcy）。探针1在硫醇作用下，其受体末端的2,4-二硝基苯磺酰基（DNBS）被裂解，导致荧光显著增强。探针前体BNM153为中等量子产率的FRET染料，由低量子产率（<1%）BODIPY供体BDN通过1,3-三嗪桥连接高量子产率B...
A novel probe for phosphatidylinositol 4-phosphate reveals multiple pools beyond the Golgi.
多磷酸肌醇是招募效应蛋白至细胞器膜的重要脂质家族。磷脂酰肌醇4-磷酸（PtdIns4P）此前主要依据效应蛋白脂质结合模块的分布被定位到高尔基体膜，但这些探针可能受其他高尔基体特异性相互作用偏倚。本文利用军团菌分泌效应蛋白 SidM 的 PtdIns4P 结合域（P4M）构建了一种新的 PtdIns4P 生物传感器。结果显示，PtdI...
Genetically encoded molecular probes to visualize and perturb signaling dynamics in living biological systems.
本评论讨论两类基因编码分子工具，它们显著增强了在天然环境中观察和操控复杂生化过程的能力，并深化了对细胞内信号网络分子机制的理解。基因编码生物传感器被广泛用于在活细胞中直接可视化信号事件；文中重点介绍了几种基础传感器设计，使研究者能够以高细节捕捉第二信使和信号酶等大量信号分子的空间与时间动态。同时，文章讨论多种基因编码生化扰动技术，它...
An intriguing pH-triggered FRET-based biosensor emission of a pyrazoline-doxorubicin couple and its application in living cells.
本文报道了一种由吡唑啉衍生物（PYZ）和多柔比星（DOX）组成的 pH 驱动 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，并用于 HepG2 活细胞生物成像。PYZ 作为荧光供体，DOX 作为荧光受体；在中性 pH 下 PYZ 在 375 nm 激发下产生弱绿色发射（约 485 nm），加入 DOX 后发生 FRET。随着 ...
Genetically encoded fluorescent biosensors for live-cell visualization of protein phosphorylation.
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...
Decoding spatial and temporal features of neuronal cAMP/PKA signaling with FRET biosensors.
环磷酸腺苷（cAMP）和cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）调控几乎所有真核细胞中的多种细胞功能。在神经元中，cAMP/PKA信号级联控制轴突生长、路径寻找、突触传递效能、兴奋性调节及长期变化等生物学特性。针对cAMP或PKA的基因编码光学生物传感器通过在活神经元中提供实时测量，显著加深了人们对这些过程的理解。本综述描述了cAMP或P...
Methods to study the Ras2 protein activation state and the subcellular localization of Ras-GTP in Saccharomyces cerevisiae.
Ras蛋白在进化中高度保守，是真核细胞多条信号通路的汇聚点，参与糖异生与发酵生长转换、储存碳水化合物分解、胁迫耐受、生长控制、寿命决定、形态发生与发育等过程。它们属于小GTP酶超家族，GTP结合态为活性形式，GDP结合态为失活形式。为研究Ras蛋白激活状态以阐明Ras介导信号转导机制，本文提供一种简单、灵敏且可靠的方法，基于Ras-...
Deciphering the spatio-temporal regulation of entry and progression through mitosis.
有丝分裂自19世纪80年代早期即作为细胞周期关键事件被研究，期间细胞结构发生显著变化，最终使复制后的染色体均等分配到两个子细胞。目前已有对这一复杂且高度有序细胞事件的详细描述。进入有丝分裂、核膜崩解、微管（MT）纺锤体形成、染色体附着，以及有丝分裂退出和胞质分裂等关键步骤中的许多调控因子也已被鉴定。然而，理解每个调控因子在细胞重排过...
Matrix rigidity regulates spatiotemporal dynamics of Cdc42 activity and vacuole formation kinetics of endothelial colony forming cells.
近期证据表明，内皮集落形成细胞（ECFCs）可作为改善血管损伤受试者血管形成的细胞治疗手段，主要源于其强血管生成潜力。Rho家族GTP酶Cdc42在该血管生成过程中起主要作用，但细胞外基质（ECM）刚度如何影响ECFC早期空泡形成过程中的Cdc42活性仍不清楚。本研究使用基于荧光共振能量转移（FRET）的Cdc42生物传感器，考察三...
Shining light on cell death processes - a novel biosensor for necroptosis, a newly described cell death program.
细胞死亡对维持内稳态至关重要，程序性细胞死亡异常与多种疾病相关。程序性细胞死亡最初主要指凋亡，现已扩展至新近阐明的坏死性凋亡。为研究细胞死亡信号及其分子机制，研究者发展了多种生化与荧光检测方法。本文首先概述程序性细胞死亡的主要类型及动态研究的重要性，随后系统综述凋亡与坏死性凋亡的信号通路及检测策略，重点介绍荧光探针、报告蛋白和基于 ...
Ratiometric fluorescence probe for monitoring hydroxyl radical in live cells based on gold nanoclusters.
羟基自由基（•OH）在生理和病理过程中作用重要，但其在活细胞内高灵敏、准确检测仍具挑战。本文开发了一种用于 •OH 的比率荧光生物传感器，其中牛血清白蛋白（BSA）保护的金纳米簇（AuNC）作为参考荧光团，有机分子 2-[6-(4′-羟基)苯氧基-3H-呫吨-3-酮-9-基]苯甲酸（HPF）同时作为响应信号和特异性识别元件。无 •O...
Evaluation of intramitochondrial ATP levels identifies G0/G1 switch gene 2 as a positive regulator of oxidative phosphorylation.
氧化磷酸化（OXPHOS）系统产生呼吸细胞中大部分三磷酸腺苷（ATP）。缺氧等导致ATP耗竭的刺激会触发促进ATP生成的适应性反应，但缺氧早期OXPHOS如何被调控仍不清楚。本研究通过选择性测量线粒体基质内ATP水平，鉴定缺氧诱导蛋白G0/G1转换基因2（G0s2）为OXPHOS的正调控因子。作者利用线粒体靶向的FRET型ATP生物...
Genetically encoded FRET-based biosensor for imaging MMP-9 activity.
本研究开发了一种基因编码的Förster共振能量转移（FRET）生物传感器，用于连续监测基质金属蛋白酶9（MMP-9）的蛋白水解活性。MMP-9是一种胞外分泌型内肽酶，在发育、学习与记忆、癌症转移和卒中等过程中发挥重要作用。要评估该蛋白酶的功能，必须精确测定其活性动力学和亚细胞定位。该传感器无毒，并通过血小板源性生长因子受体跨膜域锚...
Lanthanide-based imaging of protein-protein interactions in live cells.
为在活细胞中实时监测蛋白质的亚细胞定位、激活和相互作用，基于 FRET 的荧光蛋白生物传感器可实现高空间分辨率成像，但非特异荧光背景常掩盖微小 FRET 变化。采用 Tb(III) 或 Eu(III) 镧系配合物作为供体、GFP 等作为受体可克服该问题。其关键是 Tb(III) 配合物毫秒级长寿命发光与时间门控显微镜：脉冲激发后短暂...
Fluorogen-activating-proteins as universal affinity biosensors for immunodetection.
荧光激活蛋白（FAPs）是一类新型荧光生物传感器平台，可用于蛋白质发现。现有 FAP 技术通常要求将 FAP 与目标蛋白进行重组融合，分子操作繁琐，限制了其应用与适应性。本文提出一种基于通用亲和试剂的替代策略，用于蛋白质检测。亲和试剂被工程化为双组分融合蛋白：特异性识别部分来源于 IgG 结合蛋白——金黄色葡萄球菌 Protein ...