同步监测单细胞不同位点的三磷酸腺苷（ATP）水平，对揭示 ATP 相关细胞过程与疾病机制至关重要。本文设计并制备了一种基于单硅纳米线的荧光生物传感器，用于以高空间分辨率同时监测单个细胞胞质与细胞核中的 ATP 水平。该传感器以硅纳米线（SiNWs）为一维基底，表面包覆含荧光素异硫氰酸酯（FITC）的二氧化硅层，并通过羧基硅氧烷试剂接...
丝/苏氨酸蛋白激酶 Akt 通过磷酸化分布于细胞各处的底物调控多种细胞功能，其区室化信号紊乱与癌症、糖尿病等疾病相关，但 Akt 在溶酶体等亚细胞区室的空间组织与调控机制尚不清楚。本研究开发了一种高灵敏激发比率型 Akt 活性报告分子 ExRai-AktAR2，可捕捉亚细胞区室中微小 Akt 活性动态变化。结合超分辨膨胀显微镜，作者...
许多溶酶体功能取决于约5.0的腔内pH，包括酸性水解酶活性。溶酶体pH（pHlys）在神经退行性疾病中常升高，在癌症中预测降低，因此可能成为限制疾病进展的治疗靶点。然而，现有染料常积累于多种细胞器，不能用于克隆细胞纵向研究或体内测定。为解决这一限制，作者开发了一种基因编码的比率型pHlys生物传感器pHLARE（pH Lysosom...
溶酶体生理紊乱日益被认为是多种神经发育障碍和衰老相关疾病的重要病理基础，其中溶酶体酸化缺陷可触发溶酶体应激信号并削弱蛋白水解能力。本研究开发了一种基因编码的比率型荧光探针RpH-LAMP1-3xFLAG，将pH敏感荧光蛋白pHluorin与参考荧光蛋白mCherry串联融合于小鼠LAMP1的腔内结构域，并在胞质侧引入3xFLAG纯化...
电子载体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）及其磷酸化形式 NADP 通过还原型 NAD(P)H 与氧化型 NAD(P)+ 的相互转化介导细胞代谢中的氧化还原反应。NAD 水平改变会影响植物发育和胁迫响应，但植物体内缺乏实时监测 NAD 池大小及还原/氧化比值的技术。本文简报介绍了 Steinbeck 等将 pH 不敏感的遗传编码荧光生物...
线粒体是真核细胞主要的能量产生中心，并参与脂质代谢、钙缓冲和凋亡等关键过程，其功能障碍会破坏细胞稳态。线粒体自噬通过选择性隔离受损或功能异常的线粒体，将其转运至溶酶体降解，从而维持细胞功能并影响寿命。本文以秀丽隐杆线虫为模型，介绍在活体中定量监测线粒体自噬事件的实验方法。作者利用体壁肌细胞中表达的荧光报告系统，通过共聚焦或荧光显微镜...
细胞在不同部位、发育阶段和生理病理条件下经历不同氧浓度，缺氧反应依赖保守的缺氧诱导因子1（HIF-1）。为在果蝇中实时观察HIF-1动态，作者构建了一种遗传编码缺氧生物传感器：将果蝇HIF-1α同源蛋白Sima的氧依赖降解域（ODD）融合至绿色荧光蛋白（GFP）C端，形成GFP-ODD。该传感器响应环境氧浓度变化及缺氧通路遗传操作，...
海藻糖是哺乳动物细胞中的应激保护剂和自噬诱导剂，但其胞内有效浓度处于微摩尔至毫摩尔范围，传统 HPLC 等碳水化合物检测方法最低可测浓度不低于 1 mM，且细胞提取过程可能造成降解，难以实现微尺度、非破坏性定量。本文报道一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的遗传编码海藻糖监测技术。作者将 CFP 与 mVenus 分别...
衣原体属的标志性特征是其发育周期中富含半胱氨酸的外膜蛋白发生半胱氨酸键介导的外膜转化。本研究利用活细胞荧光显微镜监测宿主细胞区室在衣原体发育周期中的氧化还原状态。在 CF15 上皮细胞中表达靶向胞质、线粒体和内质网（ER）的氧化还原敏感绿色荧光蛋白（roGFP1），并通过转化使沙眼衣原体（C. trachomatis）表达 roGF...
在活细胞中研究蛋白激活对于理解蛋白如何受上游调控因子影响至关重要。本文报道了一种适用于细胞内应用的基于 DARPin 结合支架的生物传感器。作者结合文库筛选与知识导向设计，将特异性识别磷酸化 ERK 的 DARPin 与溶剂变色 merocyanine 染料偶联，构建了 ERK 活性生物传感器；该染料在结合磷酸化 ERK（pERK）...
植物受病原菌侵染时会产生活性氧（ROS）防御反应，但 ROS 对丝状真菌的作用仍不清楚。本研究将比率型氧化还原敏感绿色荧光蛋白 roGFP2 引入灰葡萄孢（Botrytis cinerea），构建真菌表达系统，用于活体测量细胞氧化还原状态。在野生型菌丝中，roGFP2 对 H2O2 诱导的氧化和 DTT 诱导的还原呈可逆响应，可通过...
肌醇(3,4,5,6)四磷酸[Ins(3,4,5,6)P4]可抑制分泌上皮细胞质膜氯离子流，但在多数其他哺乳动物细胞中，受体激活后 Ins(3,4,5,6)P4 升高长期被视为缺乏明确功能的“孤儿”信号。本研究旨在鉴定体内受 Ins(3,4,5,6)P4 调控的氯离子通道或转运体。作者通过生物物理标准、电生理分析和共聚焦免疫荧光排除...