A guide to ERK dynamics, part 2: downstream decoding.
本文是两篇 ERK 信号动态综述的第二篇，聚焦下游解码。细胞外信号调节激酶（ERK）通路控制细胞分裂、死亡和分化等过程，但同一通路如何产生不同且依赖背景的效应仍是关键问题。作者结合实验与计算模型，讨论 ERK 活性动态如何诱导选择性基因表达程序，并重点总结基于单细胞生物传感器的研究。文中归纳了 ERK 在组织中的四种主要功能模式：调...
Fluorescent biosensors illuminate the spatial regulation of cell signaling across scales.
随着细胞信号研究深入，信号转导并非简单线性级联，而是在膜、细胞器、分子组装和细胞/组织异质性等多个尺度上受到复杂时空调控。荧光生物传感器作为遗传编码、活细胞兼容的工具，可将生化输入转化为光学输出，用于实时监测活细胞内的信号事件。本文首先介绍空间信号调控的研究方法和荧光生物传感器设计原理，包括转位型传感器、单荧光蛋白开关型传感器以及基...
Visualization of accessible cholesterol using a GRAM domain-based biosensor.
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...
RhoA balances microglial reactivity and survival during neuroinflammation.
小胶质细胞是脑内最大的髓系细胞群。在损伤、疾病或炎症过程中，小胶质细胞会进入不同功能状态，主要参与恢复脑稳态；但持续或过度的炎症反应可导致脑损伤。细胞骨架动态重排与外部刺激驱动的小胶质细胞反应性改变相关，调控细胞骨架重排的蛋白（如 Rho GTPase RhoA）可能精细调节损伤、疾病或炎症中小胶质细胞的功能状态。本研究采用多生物传...
Advances and Trends in miRNA Analysis Using DNAzyme-Based Biosensors.
miRNA 是内源性小分子非编码 RNA，参与基因表达转录后调控。由于 miRNA 在维持细胞内环境稳态中起关键作用，且其异常表达与多种癌症相关，作为生物标志物检测 miRNA 对疾病早期诊断和功能研究具有重要意义。然而，miRNA 在细胞中浓度极低，且存在多种序列高度相似的 miRNA 混合物，传统基因检测方法不适合 miRNA ...
High-intensity interval training reduces the induction of neutrophil extracellular traps in older men using live-neutrophil imaging as biosensor.
中性粒细胞胞外诱捕网形成（NETosis）是中性粒细胞利用自身DNA捕获病原体的免疫机制，过度激活与炎症疾病相关。衰老常伴随NETosis异常增加，因此寻找调节老年人NETosis的策略具有重要意义。高强度间歇训练（HIIT）由短时高强度运动与短暂恢复交替组成，可改善衰老相关健康指标，但其在健康老年人中调节NETosis的作用尚不清...
An engineered biosensor enables dynamic aspartate measurements in living cells.
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...
NERNST: a genetically-encoded ratiometric non-destructive sensing tool to estimate NADP(H) redox status in bacterial, plant and animal systems.
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 ...
pYtags enable spatiotemporal measurements of receptor tyrosine kinase signaling in living cells.
受体酪氨酸激酶（RTK）是多细胞动物中重要的信号枢纽，参与细胞增殖、迁移和分化。然而，目前缺乏在单个活细胞中定量测量特定 RTK 活性的工具。本文提出 pYtag，一种模块化活细胞显微成像方法，用于监测用户指定 RTK 的活性。pYtag 由经酪氨酸激活基序修饰的 RTK 组成；该基序被磷酸化后，可高特异性招募荧光标记的串联 SH2...
Rho MultiBinder, a fluorescent biosensor that reports the activity of multiple GTPases.
在同一个活细胞中同时成像两种或多种荧光生物传感器，可揭示蛋白质活性在时空上的协调关系。然而，同时使用多个 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器存在毒性较高且需要光谱正交荧光团等困难。本研究构建了一种可特异性结合三种不同蛋白激活构象的生物传感器组分，从而用更少荧光团实现多路复用 FRET 并降低毒性。作者通过组合下游效应...
The LC3B FRET biosensor monitors the modes of action of ATG4B during autophagy in living cells.
尽管多种巨自噬机制已被解析，活细胞实时追踪仍困难。ATG4B 蛋白酶对 MAP1LC3B/LC3B 进行 C 端切割（priming），是自噬激活早期事件。由于缺乏活细胞报告子，作者开发了响应 LC3B 被 ATG4B priming 的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器。该传感器由 pH 耐受的供体-受体对 Aq...
A novel DNA double-strand breaks biosensor based on fluorescence resonance energy transfer.
揭示DNA双链断裂（DSBs）的时空动态对理解DNA损伤与修复至关重要。传统方法依赖γH2AX和DNA损伤应答（DDR）因子，通过抗体免疫染色、Western blot、ELISA等生化检测，但难以在活细胞中实时、可靠地可视化和定量DSB活性。本文开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的新型DNA双链断裂生物传感器（DSBS），...
GPCR Signaling Measurement and Drug Profiling with an Automated Live-Cell Microscopy System.
时间序列荧光显微镜结合荧光生物传感器是量化单活细胞信号时空动态的有力工具，但实验通量低。为克服该限制，作者开发了基于 MATLAB 的 FALCOscope（Flexible Automated Liquid-handling Combined Microscope）平台，协调 OpenTrons 液体处理机器人和荧光显微镜，实现药...
Probing coenzyme A homeostasis with semisynthetic biosensors.
辅酶A（CoA）是代谢核心辅因子，但缺乏在活细胞内测量其浓度的方法。本文报道首个用于测定哺乳动物细胞不同细胞器中游离CoA的半合成生物传感器。该传感器基于Snifit概念，由工程化GFP–HaloTag融合蛋白与荧光配体组成：HaloTag被细胞可渗透的Halo-MaP-TAZ探针特异性共价标记，探针含MaP荧光团和三唑（TAZ）配...