CRISPR/Cas系统因侧切活性成为分子生物传感工具，但直接用于原位细胞内检测仍具挑战。本文首次提出CRISPR/Cas辅助纳米针传感器nanoCRISPR，用于活细胞内ATP检测。该传感器采用两步过程：先在细胞质中呈现与纳米针连接的适配体锁定Cas12a激活子，ATP识别事件使固定在纳米针上的激活子解锁；随后将纳米针从细胞取出，...
当外界环境发生剧烈变化时，细胞内理化性质随之改变，但现有方法难以在活细胞中实时、非破坏性地动态监测这些变化。本研究利用内在无序蛋白区（IDR）对环境敏感且结构可塑的特性，开发了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的基因编码荧光生物传感器 SED1。SED1 以拟南芥在缺水条件下表达的内在无序蛋白 AtLEA4-5 为传...
RNA 的功能受多种细胞内机制严格调控，但探测活细胞中内源 RNA 的复杂动态仍具挑战。本研究设计了一种 DNA 转换器（DNA transformer），用于可视化活人细胞中内源 mRNA 的丰度、分布和迁移性。可变形四面体 DNA（T-TED）探针具有柔性铰链结构，可在与目标 mRNA 结合后由二维构象转变为三维四面体。结合 F...
乙酰转移酶属于转移酶，负责将乙酰基从乙酰辅酶A转移到组蛋白赖氨酸残基的氨基。以往组蛋白乙酰化监测多依赖生化分析，无法以动态形式提供时空信息。本文提出一种新方法，利用时间相关单光子计数荧光寿命成像（TCSPC-FLIM）结合肽生物传感器，在活单细胞中监测乙酰转移酶的乙酰化活性。基于2D和3D培养体系，作者证明该肽传感器能够以荧光寿命依...
定量荧光显微技术常用于回答基础生物学问题。单分子RNA成像方法使研究者能够在活细胞中直接观察mRNA生命周期的初始步骤，但调控mRNA翻译的动态机制仍不清楚。作者开发了一种RNA生物传感器，可在活细胞中以时空分辨方式评估单个mRNA转录本的翻译状态。TRICK（translating RNA imaging by coat prot...
信使核糖核酸（mRNA）在细胞内的生命周期具有高度动态性。单分子荧光显微成像技术的发展使研究者能够在活细胞中直接观察 RNA 的代谢过程，而活细胞多色 RNA 成像的进步进一步提高了对 RNA 代谢细节的解析能力。本章概述了翻译 RNA 成像衣壳蛋白敲除（TRICK）RNA 生物传感器的设计与实施方法。TRICK 利用核糖体在首轮翻...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的多路复用成像，为在单个活细胞内监测信号通路时空关联提供了有力手段。本文讨论基于同色 FRET（homo-FRET）的生物传感器在多路复用成像中的潜力。作者证明，用 mCherry 标记的 Akt 蛋白 PH 结构域（Akt-PH）之间的 homo-FRET，可用于监测活细胞中...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器可用于在活细胞中以亚细胞分辨率和秒级时间尺度解析蛋白激活事件的动态过程，这些过程难以用传统生化和细胞生物学方法直接观察。本文系统介绍将 FRET 生物传感器原始图像数据转化为相对比率定量测量的基本图像处理流程，重点讨论遗传编码单链 FRET 传感器以及分子间双链设计系统的处理...
组织转谷氨酰胺酶2（TG2）是广泛表达的转谷氨酰胺酶家族成员，可介导多种蛋白底物之间的转酰胺化反应，并作为具有GTP酶活性的G蛋白发挥作用。在GDP/GTP结合及细胞内钙水平升高时，TG2可发生显著构象变化，并相互调节其酶活性。本研究构建了一种TG2生物传感器，利用Förster共振能量转移（FRET）结合荧光寿命成像显微镜（FLI...