Rho GDP解离抑制因子α（RhoGDIα）是Rho家族GTP酶的重要负调控因子，通过关闭GDP/GTP循环和细胞质/膜转位来调控细胞迁移。然而，目前尚缺乏直接研究层流剪切应力如何激活RhoGDIα–Rho GTPase复合物的工具。本研究基于荧光共振能量转移（FRET）技术构建了一种新型生物传感器sl-RhoGDIα，用于在活H...
细胞信号网络是细胞响应外界刺激并决定其命运与功能的基础。荧光蛋白的发现使遗传编码荧光生物传感器迅速发展，这类传感器可在活细胞内直接表达，用于实时测量信号转导通路的时空动态。本文系统梳理了已发表的工程化荧光生物传感器，归纳其传感单元与报告单元的设计策略，包括荧光蛋白直接响应、蛋白转位、FRET/BRET/FLIM 等读出机制，以及基于...
本文报道了一种基于表面增强拉曼散射（SERS）的纳米探针，用于活细胞内源过氧亚硝酸盐（peroxynitrite, ONOO−）的检测与成像。该探针通过将新合成的3-巯基苯硼酸频哪醇酯（3-MPBAPE）自组装到金纳米颗粒（AuNPs）表面构建而成。ONOO−与探针中的硼酸酯基团发生特异性反应，使分子结构转化为酚羟基，并引起882 ...
细胞外调节激酶（ERK）在胸腺 T 细胞发育中发挥关键作用，但 ERK 活性动态及其对胸腺细胞运动性的调控仍因技术限制而不清楚。为在胸腺细胞中实时可视化 ERK 活性，作者构建了从 ROSA26 位点表达基于 Förster/荧光共振能量转移（FRET）的 ERK 生物传感器 EKAREV 的敲入报告小鼠。对报告小鼠来源胸腺细胞的活...
Förster共振能量转移（FRET）最早在20世纪早中期即被观察到，指同种荧光团之间的能量转移，早于现代异色FRET应用。近年来，基于遗传编码荧光蛋白的同色FRET原理在生物传感器中重新受到重视。与标准异色FRET相比，同色FRET具有若干独特优势，尤其可利用荧光偏振显微镜定量测量两个同色荧光团之间的FRET。其优点包括更高的信噪...
实时监测活细胞内钾离子（K+）通量对神经科学以及胃肠、肾脏等组织生理研究至关重要，尤其需要高性能深红荧光纳米生物传感器。研究发现，基于硼二吡咯亚甲基（BODIPY）的 K+ 敏感荧光离子载体 FI3 封装于阳离子聚合物 Eudragit RL100 纳米颗粒后，对多种细胞模型具有异常高效的染色能力，包括原代神经元和肠类器官。通过比较...
本文报道了一种基于红发射氮、硼、硫共掺杂碳点（NBS-CDs）的荧光“on-off-on”传感方法，用于复杂生物流体和活细胞中银离子（Ag+）与左旋半胱氨酸（L-Cys）的检测。NBS-CDs 以 3-氨基苯硼酸和 2,5-二氨基苯磺酸为前驱体，经一步水热法合成，具有优异的光学性质和较高的绝对荧光量子产率。由于 Ag+ 对 NBS-...
机械转导是指机械力调控细胞功能的过程，近年来在多种生理与病理背景下受到关注。虽然机械力多在细胞-基质和细胞-细胞黏附处研究，但最新工作表明核 LINC 复合体也承受机械力。本文描述如何在 LINC 复合体蛋白 nesprin-2G 中使用基于 Förster 共振能量转移（FRET）的张力生物传感器 TSmod。该传感器由一对可发生...
本文报道了一种基于S-烷基硫代氨基甲酸酯的近红外荧光生物传感器MBTC，用于高灵敏、高选择性检测次氯酸（HOCl）。该探针由二氢亚甲蓝骨架与S-烷基硫代氨基甲酸酯连接子共价连接而成，因缺乏π共轭而背景荧光极低。HOCl通过其高反应性Cl+氧化硫代氨基甲酸酯中的硫原子，随后水解断裂并释放二氢亚甲蓝中间体，中间体迅速氧化为亚甲蓝（MB）...
长波长（橙光至红光）荧光发射与功能化是碳点（CDs）在生物传感和生物成像中发展的关键需求。本文以对苯二胺为碳前驱体，采用微波法简便合成氮掺杂碳点（N-CDs），其在 592 nm 处呈现明亮橙色荧光。所制备 N-CDs 具有良好生物相容性、优异水溶性、高光学稳定性，并表现出敏感 pH 响应：当 pH 从 9.45 降至 2.45 时...
遗传编码活细胞报告基因可在单细胞水平以高时间分辨率测量信号通路活性，并常揭示显著的细胞间异质性。通过在同一细胞内使用多个光谱可区分的报告基因，可分析信号通路中一个节点到另一节点的信号传递，从而量化信号效率、延迟等参数；其他报告基因配置还可量化不同信号通路之间的相关性。此类分析有助于阐明细胞间异质性的机制与后果，并为建立信号通路功能特...
小GTPase作为分子开关，通过GDP/GTP结合循环调控植物抗病、花粉管生长、根毛发育、细胞壁模式形成和激素响应等过程，因此监测其在植物细胞内的激活状态是理解其功能的关键。本研究建立了一种植物版Förster共振能量转移（FRET）探针，即Ras与相互作用蛋白嵌合单元（Raichu），用于在活体水稻细胞中监测水稻小GTPase O...
基因编码荧光生物传感器使活细胞内信号转导活动的实时追踪成为可能，但传统单色传感器易受探针浓度和成像条件影响，而双通道FRET比率传感器又限制多路复用。为此，作者开发了基于同色FRET（homo-FRET）的新型荧光生物传感器FLAREs，将单色传感器的通道优势与定量比率读出相结合。FLAREs由两个同色荧光蛋白夹持一个分子开关构成，...
cAMP-PKA通路在多种生物信号转导中起核心作用，在白色念珠菌等病原真菌中与毒力相关，但光滑念珠菌中该通路的作用仍不清楚。为在活细胞中动态监测cAMP-PKA活性，作者将AKAR3和EPAC2两种FRET生物传感器转入光滑念珠菌BG2，构建由CgPGK1启动子驱动、含hphNT1标记的质粒pLDg03和pLDg04。利用CellA...
本文报道了一类用于定量活细胞中游离烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）及还原型/氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH/NADP+）比值的半合成荧光生物传感器。传感机制是通过 NAD(P) 与传感器蛋白组分结合，调控两个合成荧光团的空间距离，从而改变荧光共振能量转移（FRET）效率。该传感器具有大动态范围、长波长激发、pH 不敏感、...
尽管成像技术不断进步，在活细胞中实时可视化并定量内源蛋白的功能状态仍是细胞生物学与显微成像的重要挑战。本文报道了一种基于质粒的荧光生物传感器，用于实时测量基质金属蛋白酶-14（MMP14）在细胞中的位置、活性及时间动态。该传感器将荧光原激活蛋白技术与 MMP14 选择性蛋白酶底物序列相结合，构建出二元“开关式”荧光报告系统：当 MM...
本研究以9-蒽羧醛分别与苯肼、4-苯基半缩脲和4-苯基硫代半缩脲缩合，合成三种蒽基席夫碱化合物R1–R3，并通过紫外-可见吸收、荧光、红外、核磁共振和质谱等技术表征。通过延长π共轭，R1–R3的吸收光谱红移至可见区。由于激发态C=N双键快速异构化，R1–R3在四氢呋喃（THF）中荧光较弱；在THF/水混合体系中逐渐加入水至90%时，...
Lin28a 是受严格调控的 RNA 结合蛋白和多能性因子，其水平控制细胞与机体生长。Lin28a 可在转录后水平被丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路磷酸化，并通过与 HIV TAR-RNA 结合蛋白（TRBP）形成磷酸化依赖的稳定化相互作用而由低基础水平上调，但该机制的分子与时空细节尚不清楚。本研究解析 Lin28a 与 TRBP...
有氧代谢不可避免地产生活性氧（ROS），内源性抗氧化防御可避免有害的细胞内效应。氧化还原平衡取决于环境输入（如饮食、污染）和内源性抗氧化机制的活性。利用氧化还原生物传感器监测细胞内过氧化氢已成功实现；但追踪内源性二硫键还原能力是理解活细胞如何维持氧化还原稳态的关键。本研究比较了靶向细胞质、线粒体和内质网的 H2O2 敏感荧光生物传感...
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...