蛋白激酶调控几乎所有主要信号通路，因此可视化激酶活性的时空动态对理解细胞信号至关重要。本文报道了一种从头设计的激酶活性报告子，命名为 NOVARK，其由单条多肽链组成，包含多个模块化基序，分别作为特异性激酶底物和报告元件。NOVARK 可发生磷酸化诱导的高阶组装，表现为超亮 GFP 液滴，其动态范围大于现有基于 Förster 共振...
细胞内钙离子（Ca2+）在信号转导、细胞运动与发育等过程中发挥关键作用。尽管细胞内钙动态研究广泛，但胞外钙如何调控胞内钙水平仍不清楚。本研究构建了表达钙生物传感器 GCaMP3 的盘基网柄菌特异性质粒，并在活细胞中实时可视化胞内钙波动。外源钙刺激下，营养期细胞胞内钙快速短暂升高，约 20 s 达峰；而具聚集能力细胞无此响应。Gβ 缺...
在植物中，脂质既是膜结构组分，也是重要信号分子。理解脂质组成及其动态变化，对于阐明其生物学功能与代谢途径至关重要。绘制植物脂质在细胞和组织中的时空分布，有助于解析脂质生物合成通路，并为作物遗传改良提供依据。近年来，荧光显微镜与成像技术的进步，使研究者能够在活体植物中以较高时空分辨率可视化脂质。本综述系统总结了目前用于荧光显微镜成像植...
微管（MT）动态受微管相关蛋白（MAPs）和微管蛋白翻译后修饰（PTMs）精细调控。本文报道了两种遗传编码的寡聚化微管结合蛋白 OligoMT 与 OligoTIP，用于活细胞内实时可视化和操控微管行为。OligoMT 由 p73 寡聚化结构域（OD）与 CLIP170 微管结合结构域（MTBD）融合而成，可作为可靠标记物标记微管骨...
肌动蛋白细胞骨架是细胞应激的生物传感器，也是人类疾病的潜在预后指标。异常骨架结构，如能量和氧化应激诱导形成的应激颗粒，与衰老、癌症、心血管疾病和病毒感染密切相关。这些骨架现象能否被用于开发检测骨架功能障碍乃至疾病进展的生物传感器，仍是开放问题。本文报道了 profilin 的光遗传版本 OptoProfilin 的设计与开发。pro...
脂质膜和富脂细胞器是硝化应激下产生的高活性物种过氧亚硝酸盐（ONOO−）的重要靶点。本文报道一种膜定位磷脂探针DPPC-TC-ONOO−，用于在多种脂质环境中检测ONOO−，包括仿生囊泡、哺乳动物细胞区室和肺衬液。DPPC-TC-ONOO−与POPC自组装成膜囊泡，可荧光且选择性地响应ONOO−。通过脂质纳米颗粒递送后，该探针能在细...
朗格汉斯胰岛是分散于胰腺中的小型三维内分泌与支持细胞集合，通过β细胞分泌胰岛素降低血糖、α细胞分泌胰高血糖素升高血糖，在血糖稳态调控中起核心作用。包括cAMP介导通路在内的细胞内信号通路对α和β细胞激素分泌的调控至关重要。然而，胰岛的三维结构给原代人胰岛细胞内信号机制研究带来实验挑战。为克服这些限制，本文描述一种整合活细胞成像与微流...
肌动蛋白细胞骨架可反映细胞应激，并可能作为人类疾病的预后指标。特别是由能量和氧化应激诱导形成的异常细胞骨架结构，如 cofilin-actin 棒和应激颗粒，与阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化等神经退行性疾病密切相关。这些细胞骨架现象能否被用于开发检测细胞骨架功能障碍及神经退行性疾病进展的生物传感器，仍是开放问题。本研究设计并...
高生物相容性的有机半导体材料可用作生物传感器，但光降解和结构不稳定会限制其长期稳定性。为此，研究者将有机半导体嵌入稳定框架或自组装结构中，制备有机半导体纳米颗粒（OSNs）。OSNs 具有优异性能，可作为高分辨率生物传感器，用于检测小分子生物分子、核酸和酶水平，以及血管成像、肿瘤定位等。此外，OSNs 还可模拟细颗粒物（PM2.5，...
三磷酸腺苷（ATP）是细胞能量货币，约90%由线粒体产生，少于10%由胞质产生。代谢变化对细胞ATP动态的实时影响仍不明确。本文报道遗传编码荧光ATP指示剂smacATPi的设计与验证，可在培养细胞中实时、同时可视化胞质和线粒体ATP。该双指示剂由先前描述的胞质和线粒体ATP指示剂组合而成。在HEK293T细胞中，糖酵解抑制剂2-脱...
细胞外调节蛋白激酶（ERK）信号通路在细胞生长、增殖和分化中起关键作用。ERK 信号具有动态性，涉及磷酸化/去磷酸化、核质穿梭以及胞质和核内多种蛋白底物的相互作用。利用遗传编码 ERK 生物传感器进行活细胞荧光显微镜观察，有望在单细胞水平推断这些动力学。本研究在相同的细胞刺激条件下，监测了四种常用转位型和 Förster 共振能量转...
flap内切酶1（flap endonuclease 1, FEN1）是一种结构特异性核酸酶，可催化去除特定DNA结构中的5′单链突出片段。由于FEN1在多种肿瘤细胞中过表达并与癌症进展密切相关，其被视为潜在癌症生物标志物。本文以氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒（NH2-MSNs）为荧光纳米探针载体，利用其丰富介孔结构负载罗丹明6G（Rh...
多聚核苷酸激酶（PNK）通过调控磷酸化过程参与多种细胞事件，其稳态异常与多种人类疾病相关。本文提出一种自催化杂交体系（AHS），通过巧妙整合杂交链组装（HCA）与催化DNA组装（CDA），实现高效正反馈放大。PNK靶向AHS生物传感器由识别模块、HCA放大模块和CDA自催化模块组成。存在PNK时，识别模块将PNK输入转化为暴露的核酸...
无标记生物传感器常受非特异性蛋白结合困扰，影响灵敏度、选择性和检出限。本研究探索利用 ST-石英器件中 Rayleigh 表面声波（SAW）通过声流高效去除非特异性结合蛋白。首先建立 ST-石英 SAW 器件与液体负载耦合的有限元流体-结构相互作用（FSI）模型，预测 SAW 诱导声流相关力趋势。模型表明，在若干 SAW 频率范围内...
探索和理解蛋白酶、磷酸酶、氧化还原酶等多种酶活性变化与肿瘤侵袭、增殖和转移之间的相互作用，对癌症早期诊断具有重要意义。为检测肿瘤相关酶活性，研究者已开发多种分子探针，并采用不同成像方法，包括光学成像、光声成像（PAI）、磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）等。本综述首先描述多种酶的生物学功能及其可被选择性识别的化学连接...
SUMO 是一种小泛素样修饰蛋白，可与细胞蛋白或自身共价连接形成 SUMO 结合物和 SUMO 链。在正常生长条件下，细胞维持 SUMO 结合物水平平衡；当受到蛋白毒性或基因毒性应激时，真核细胞会启动细胞保护性 SUMO 应激反应（SSR），其典型特征是氧化、热和渗透应激后 SUMO 结合物快速且大量增加。本研究使用重组荧光 SUM...
基于诱导多能干细胞（iPSC）的人类疾病细胞模型及 iPSC 分化细胞治疗策略，为现代生物医学研究提供了强大动力，并推动了个性化再生医学发展。过去十年，许多单基因疾病的细胞水平病理机制被揭示，多种 iPSC 来源细胞产品的临床试验也已启动。然而，为更高效地筛选和测试药物，iPSC 疾病细胞模型研究需达到质的新水平。生物传感器技术与 ...
近期荧光指示剂与成像技术的进步推动了对活细胞复杂信号过程（如钙离子活动模式）的功能成像研究。星形胶质细胞是脑网络的重要调节者，具有高度复杂的形态和自发钙活动，但领域缺乏标准化方法来分析与解释钙活动记录，限制了全球比较。本文提出一种基于生物物理的解析概念，用于解析钙生物传感器荧光中复杂时空变化，以理解潜在信号机制。作者开发了基于像素的...
活性氧（ROS）的产生与内质网（ER）应激密切相关，ROS 既可能是 ER 应激的诱因，也可能是其后果；多种人类疾病表现为 ER 应激和氧化损伤导致的组织萎缩。为评估 ER 腔内 ROS 生成调节剂并开展机制研究，需要能够时间分辨、细胞器特异性地监测 ER 氧化还原状态的方法。基因编码荧光探针的发展使这一目标成为可能，其中基于黄色荧...
本撤稿说明针对一篇报道遗传编码荧光血清素生物传感器 G-GESS 的论文。作者最初称 G-GESS 由蜱脂卡蛋白工程化而来，可用于在培养细胞、脑片和行为小鼠中成像血清素。作者及实验室其他未参与原研究的研究者表示，在原始条件下无法重复部分关键结果。使用 pDisplay-G-GESS-M 质粒转染 HEK293T 细胞时，传感器膜定位...