荧光蛋白（FPs）是无创生物成像与传感不可或缺的工具。利用可遗传编码荧光蛋白在体内测量细胞游离钙（Ca2+）浓度，可较直接地反映神经元活动。REX-GECO1是一种近期开发的红-绿发射与激发比率型荧光蛋白钙传感器，其高动态范围源于生色团在有无钙离子时对光激发响应的差异。本文结合稳态电子光谱测量（紫外/可见吸收与发射）和飞秒瞬态吸收（...
长发射波长的比率型指示剂在现代生物成像与生命科学中具有重要价值。本文利用稳态吸收、二维荧光、飞秒瞬态吸收光谱及量子化学/分子动力学计算，阐明了独立红色荧光蛋白（RFP）钙离子生物传感器REX-GECO1的工作机制。在480 nm激发下，未结合Ca2+的REX-GECO1生色团易被捕获于激发态暗态，荧光较弱；Ca2+结合后，钙调蛋白（...
生物传感器已成为生命科学中不可或缺的工具。其中，基于荧光蛋白的生物传感器具有优异的生物相容性和可调发射性质，但其开发大多依赖试错。为支持理性设计，我们采用可调飞秒受激拉曼光谱（FSRS），并结合瞬态吸收和量子计算，阐明基于 GFP-钙调蛋白复合物的比率型 Ca2+ 生物传感器 GEM-GECO1 的单点 Pro377Arg 突变体的...
化学研究物质的组成、结构、性质与转化，理解相关过程对将基础认识转化为实际应用至关重要。飞秒受激拉曼光谱（FSRS）作为强有力时间分辨振动技术，已揭示多种光敏体系的构—能—功能关系。本文展望了将宽带上变频多色阵列（BUMA）等光学创新引入可调谐 FSRS 装置的最新工作，并展示其分辨能力：可追踪金属配位与光解过程，促进高质量薄膜形成，...
荧光蛋白（FP）生物传感器是追踪活体系统中金属离子运动的重要工具，但其光照后的工作原理仍不清楚。为支持生物传感器的理性设计，作者利用飞秒受激拉曼光谱（FSRS）在电子激发态解析了新型激发比率绿色荧光蛋白钙传感器 GEX-GECO1 的荧光调制机制。400 nm 光激发后，约 1180 和 1300 cm^-1 的特征振动标记带呈现同...
荧光蛋白生物传感器是生命科学中常用的报告工具，但其基本工作机制仍不清楚。为在天然时间尺度上表征其功能荧光事件，作者采用波长可调飞秒受激拉曼光谱（FSRS），研究带有 Pro377Arg 单点突变的蓝-绿发射比率型荧光蛋白钙离子生物传感器 GEM-GECO1-P377R。400 nm 光激发后，嵌入发色团在约 1000–1650 cm...
理解荧光蛋白型钙离子生物传感器的激发态结构动力学，对开发新型活体钙离子指示剂并推进生物成像至关重要。本文采用波长可调飞秒受激拉曼光谱（FSRS），以 530 nm 拉曼泵浦研究强度型荧光蛋白钙离子传感器 G-GECO1.1 的工作机制，重点揭示其内嵌发色团的去质子化过程。研究不仅确认了无钙/结合钙蛋白中激发态质子转移（ESPT）的动...
我们此前报道了一类遗传编码的单荧光团传感器 AmTrac 和 MepTrac，可在活细胞中监测膜转运蛋白活性（De Michele 等，2013）。但由于它们基于强度测量，定量应用受限。本研究通过稳态和时间分辨荧光光谱以及各向异性衰减分析，表征了具有不同荧光性质的多种 AmTrac 传感器的光物理特性，以构建改进的比值型传感器。通过...
活体系统中钙离子动态成像对推进神经科学与细胞生物学具有重要意义。G-GECO1.1 是一种强度型荧光蛋白钙离子生物传感器，含有苏氨酸-酪氨酸-甘氨酸（TYG）发色团。其质子化发色团在光激发下通过激发态质子转移（ESPT）发射绿光；当 Ca2+ 结合后，相当比例的发色团发生去质子化。此前，发色团在 ESPT 发生前及过程中的结构演化方...
荧光蛋白（FPs）是一类受光激发后发出特征颜色荧光的发光生物分子。钙调蛋白（CaM）-绿色荧光蛋白（GFP）嵌合体已被用于光学检测钙离子（Ca2+）。本研究采用飞秒受激拉曼光谱（FSRS）考察一种遗传编码钙离子光学成像生物传感器 GEM-GECO1；该传感器在无 Ca2+ 时发绿光，结合 Ca2+ 后发蓝光。时间分辨 FSRS 数据...
荧光蛋白在生物成像和生物医学研究中发挥关键作用，其成像能力取决于蛋白口袋内嵌入色原子的激发态结构动力学。本研究利用飞秒受激拉曼光谱（FSRS）考察新型钙离子（Ca2+）荧光蛋白传感器 GEM-GECO1 的激发态构象动力学。结果表明，在无 Ca2+ 时，主导骨架运动为约 170 cm−1 的苯酚环面内摇摆，该运动促进激发态质子转移（...