Imaging Plant Lipids with Fluorescent Reporters.
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...
Organic Semiconducting Nanoparticles for Biosensor: A Review.
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，...
Activated molecular probes for enzyme recognition and detection.
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...
The Cutting Edge of Disease Modeling: Synergy of Induced Pluripotent Stem Cell Technology and Genetically Encoded Biosensors.
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 ...
Structure- and mechanism-guided design of single fluorescent protein-based biosensors.
基于单个荧光蛋白荧光强度变构调控的强度型基因编码生物传感器，是成像神经活动及其他细胞生化事件的重要工具。其典型代表是 GCaMP 系列钙离子生物传感器，过去二十年间持续改进，已成为神经科学不可或缺的工具。然而，尚无其他生物传感器在性能或特定学科中的革命性影响上达到钙离子传感器水平。造成这一局面的关键原因之一，是对生物传感器结构与机制...
Sensors for the quantification, localization and analysis of the dynamics of plant hormones.
植物激素在植物生长、发育、生理过程及环境适应中发挥关键作用，其信号网络高度复杂且相互交织。因此，不仅需要了解激素的产生部位、运输方式以及感知机制，还需要以理想上的非侵入方式定量监测其在组织与细胞中的分布和动态变化。本文系统总结了当前可用于定量和可视化植物激素分布与动态的多种工具，包括转录报告系统、基于蛋白降解的传感器、荧光素酶报告系...
Biomaterials and biosensors in intestinal organoid culture, a progress review.
肠类器官是胃肠病学基础与转化研究的新兴工具，但目前培养主要依赖Matrigel等肿瘤来源支架，存在致瘤风险；传统组织切片和荧光染色难以实时监测其三维动态生长。本综述总结了用于肠类器官培养的明确成分水凝胶支架研究进展，并归纳支架设计的关键参数，包括RGD黏附序列、适宜刚度和层粘连蛋白-111等生物信号。此外，按pH、电解质和功能蛋白等...
Neurons rely on glucose rather than astrocytic lactate during stimulation.
脑组织在受到刺激时能量代谢增强，但不同代谢环节变化并不一致。刺激后局部脑血流和葡萄糖摄取迅速增加，而氧摄取增加较小，提示糖酵解速率暂时超过氧化代谢，伴随乳酸生成增加。本迷你综述围绕长期争议——刺激诱导的有氧糖酵解究竟发生在神经元还是星形胶质细胞——进行评述，并将近期在急性脑片和活体动物中利用生物传感器测量神经元代谢变化的研究置于其他...
Carbon nanostructures in biology and medicine.
碳纳米结构具有独特的物理、化学和电学性质，因而受到科学家广泛关注，并已成功应用于传感、生物医学及生物学相关研究。本综述选择性分析了碳纳米结构生物应用领域的最新进展，重点详细评述碳纳米材料在生物传感和生物医学中的应用。文章首先讨论碳纳米结构的特殊结构、优异电子性质和电子传输特性；随后重点介绍碳材料在电化学中的进展，包括电化学传感、生物...
Discovery of nitrate-CPK-NLP signalling in central nutrient-growth networks.
营养信号整合并协调基因表达、代谢与生长，但其初级分子机制在植物和动物中仍不清楚。本文利用超灵敏钙离子生物传感器 GCaMP6 对拟南芥叶片和根部进行活细胞成像，发现硝酸盐可触发独特的胞质与细胞核 Ca2+ 动态信号。通过硝酸盐敏化的靶向功能基因组筛选，鉴定出 III 亚基钙依赖蛋白激酶（CPK）作为协调初级硝酸盐响应的主调控因子。作...
Engineering and In Vivo Applications of Riboswitches.
核糖开关是主要存在于细菌中的基因调控单元，能够响应小分子配体并改变基因表达。这类结构化 RNA 由适配体结构域和表达平台组成：前者高特异性、高亲和力结合目标配体，后者将配体结合事件转导为基因表达输出。近年来，研究者通过理性突变、结构引导设计、筛选与计算建模等方法，开发了可识别新型小分子诱导物的适配体结构域，并优化了表达平台，使其能与...
Measuring Ca
GFP-水母素蛋白（GAP）是一类可定位于细胞内细胞器、用于测量钙离子浓度的遗传编码生物传感器。它既可通过水母素-海鳟素（coelenterazine, Cz）体系进行生物发光检测，也可利用GFP与apoaequorin之间的钙依赖性相互作用进行荧光检测。低亲和性变体GAP3适合在内质网（ER）和高尔基体（Golgi）中进行比率荧光...
Clearer view for TIRF and oblique illumination microscopy.
全内反射荧光（TIRF）显微镜利用倏逝场实现薄光学切片，但宽场检测缺乏对离焦模糊的抑制机制，样品散射和远场激发会降低图像对比度。本文提出结构化照明TIRF（sTIRF）和结构化斜照明（sHILO）方法，通过粗干涉条纹填充宽场检测光学传递函数（OTF）的缺失锥，从而拒绝离焦光并保留宽场灵敏度。sTIRF 在临界角以上用两束倏逝场形成干...
Alterations in voltage-sensing of the mitochondrial permeability transition pore in ANT1-deficient cells.
线粒体通透性转换（mPT）孔开放概率与质子电化学梯度大小呈负相关，但赋予该孔电压敏感性的功能模块尚未明确。本研究利用钙离子载体calcimycin或H2O2诱导mPT，在人成纤维细胞（ANT1部分或完全缺失）及ANT1敲低的C2C12肌管中检测mPT的电压感知特性。通过原位线粒体体积测量（thinness ratio和cobalt-...
High-throughput analysis and protein engineering using microcapillary arrays.
本文报道一种多用途技术平台μSCALE（微毛细管单细胞分析与激光提取），可对酵母或细菌表达的数百万蛋白变体进行大规模并行、定量生化与生物物理测量。该平台将单细胞空间分隔于微毛细管阵列中，支持重复成像、细胞生长和蛋白表达。作者利用多种荧光检测，包括结合亲和力测量和动态酶学检测，对细胞及其蛋白产物进行高通量分析。精确的激光提取方法可从微...
Thematic minireview series: cell biology of G protein signaling.
本专题系列从细胞生物学视角讨论细胞信号转导，重点聚焦G蛋白。G蛋白偶联受体（GPCR，又称7次跨膜受体）通常位于细胞表面；激动剂结合后，受体在质膜胞质侧激活GTP结合G蛋白。越来越多证据表明，G蛋白还可被非受体结合伙伴激活，并可在非质膜区室中发挥信号作用。在多个空间不同位置产生第二信使，代表一种尚未充分研究的信号编码方式。系列第一篇...
Microfabrication of nanoporous gold patterns for cell-material interaction studies.
纳米结构材料已提升燃料电池、生物传感器、生物医学器件涂层和药物递送工具等技术的性能。纳米孔金（np-Au）通过纳米尺度自组装过程制备，具有大有效表面积、高电导率和催化活性，因而受到关注。然而，多数 np-Au 研究采用宏观样品，限制了其在微型生物医学器件中的应用。本文介绍两种在刚性基底上微图案化 np-Au 薄膜的方法：第一种使用手...
Fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based biosensors: visualizing cellular dynamics and bioenergetics.
荧光共振能量转移（Förster resonance energy transfer, FRET）是指供体荧光团受激后，通过非辐射方式将能量转移给受体荧光团的过程。FRET 技术可用于生物物理与分子生物学中的分子动力学定量分析，例如监测蛋白-蛋白相互作用、蛋白-DNA相互作用以及蛋白构象变化。基于 FRET 的生物传感器不仅能在异质...