In vitro evaluation of fluorescence glucose biosensor response.
快速、准确且微创的葡萄糖生物传感器对糖尿病管理具有重要意义。基于 Förster 共振能量转移（FRET）的光学葡萄糖传感器有望增强血糖控制，但缺乏在受控条件下评估光学葡萄糖传感器响应的标准体外方法。为此，本文识别了关键性能特征与响应测试方法，制备了基于 FRET 的葡萄糖生物传感器，并利用这些方法表征其性能。该传感器基于葡聚糖与葡...
Highly selective fluorogenic multianalyte biosensors constructed via enzyme-catalyzed coupling and aggregation-induced emission.
开发一种高选择性、快速响应的荧光生物传感器，用于检测从生物活性小分子到特定抗原的多种分析物，具有重要价值但仍具挑战。本文提出一种新策略，将底物选择性酶促反应与具有聚集诱导发光（AIE）特性的荧光团相结合。酪氨酸功能化四苯基乙烯（TPE-Tyr）在水溶液中呈分子溶解状态，荧光发射可忽略；加入辣根过氧化物酶（HRP）和过氧化氢（H2O2...
Metagenomic scaffolds enable combinatorial lignin transformation.
工程化微生物转化木质纤维素生物质对发展现代生物炼制、降低对石油基能源和化学品的依赖至关重要。当前许多生物过程依赖大肠杆菌的遗传可操作性，重点在于纤维素/半纤维素降解、小分子生产和产物抑制耐受；而木质素转化过程仍处起步阶段，涉及的环境菌株和酶较少。本文开发了一种响应单芳烃木质素转化产物、适用于大肠杆菌功能筛选的生物传感器。利用该传感器...
Stem-loop DNA-assisted silicon nanowires-based biochemical sensors with ultra-high sensitivity, specificity, and multiplexing capability.
本文报道了一类茎环DNA辅助硅纳米线（SiNWs）荧光生物传感器。该传感器利用SiNWs的高荧光猝灭效率、大比表面积和表面可修饰性，通过茎环DNA构象变化实现荧光“开/关”切换，可快速、灵敏地检测浓度低至1 pM的DNA靶标。SiNWs的大平面表面有利于同时组装不同DNA链，从而实现多重DNA检测。此外，该传感器还可高效检测重金属离...
Ratiometric imaging of pH probes.
本章介绍利用比值法荧光成像测量细胞内 pH（pHi）的工具与方法。作者系统讨论了两类常用 pH 敏感探针：化学荧光染料（如 BCECF 和 SNARF）和基因编码 pH 生物传感器（如 pHluorin 及 mCherry-pHluorin 融合蛋白）。这些探针可在全 mount 组织、单个细胞、细胞膜、细胞器及亚细胞区室等尺度上检...
Engineering a reagentless biosensor for single-stranded DNA to measure real-time helicase activity in Bacillus.
单链DNA结合蛋白（SSB）是细菌中普遍存在且必需的蛋白，参与DNA代谢的几乎所有过程。本研究以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）SSB为基础，构建了一种无试剂SSB荧光生物传感器，可作为枯草芽孢杆菌及近缘革兰氏阳性菌中解旋酶活性的探针。作者利用该探针在AddAB解旋酶介导的DNA解链反应中实现实时监测，并首次表征了...
Novel biosensors based on optimized glycine oxidase.
甘氨酸参与多种生理功能，例如在中枢神经系统中作为神经递质；肌氨酸则被鉴定为在前列腺癌进展和转移过程中显著升高的差异代谢物。为建立检测这些小分子非手性氨基酸的专用分析系统，作者对枯草芽孢杆菌甘氨酸氧化酶（GO）进行蛋白质工程改造。基于分子对接分析，在 11 个活性位点位置独立进行位点饱和突变，共分析 16 个单点突变 GO 变体。A5...
Ultrasensitive fluorescence detection of nucleic acids using exonuclease III-induced cascade two-stage isothermal amplification-mediated zinc (II)-protoporphyrin IX/G-quadruplex supramolecular fluorescent nanotags.
本研究建立了一种用于超低浓度DNA检测的级联荧光传感系统，将磁性纳米颗粒（MNPs）与外切酶III（Exo III）诱导的级联两阶段等温扩增相结合。设计并固定于MNPs上的捕获发夹探针（CHP）同时包含目标结合序列和信号转导序列。当目标核酸存在时，CHP打开并被Exo III逐步切除，释放目标DNA用于后续杂交与切割，同时暴露CHP...
Mast-cell-based fluorescence biosensor for rapid detection of major fish allergen parvalbumin.
本研究开发了一种基于大鼠嗜碱性白血病细胞（RBL-2H3）的荧光生物传感器，用于检测和鉴定鱼类主要过敏原鱼白蛋白（parvalbumin, PV）。作者构建 CD63-增强型绿色荧光蛋白（EGFP）融合质粒，并通过脂质介导的高效 DNA 转染方法将其导入 RBL 细胞，获得稳定转染的 RBL 细胞系，用于共聚焦激光扫描显微镜（CLS...
Macromolecular sensing of RNAs by exploiting conformational changes in supramolecular nanostructures.
本文报道了一种基于自组装肽纳米结构（SPN）的比率荧光生物传感器，用于检测RNA配体结合诱导的构象变化。该传感器设计灵感来自HIV-1 Rev蛋白与RRE RNA结合后发生的构象稳定、二聚化和寡聚化行为。Rev-SBS肽包含Rev蛋白精氨酸富集结构域（ARM）和寡聚化结构域，并在N端连接吡喃荧光基团。在高离子强度条件下，肽通过疏水作...
Equilibrium and dynamic design principles for binding molecules engineered for reagentless biosensors.
无试剂生物传感器依赖结合分子与靶标之间的相互作用，利用环境敏感荧光团或 Förster 共振能量转移（FRET）产生荧光信号变化。结合亲和力不仅影响平衡响应，也显著影响动态响应特性。本文建立了用于评价无试剂生物传感器动态性能的动力学模型，并以正弦变化的配体浓度作为输入信号。结果表明，最优设计应使结合基团的平衡解离常数（KD）与预期平...
Fluorescence enhancement of fluorescent unnatural streptavidin by binding of a biotin analogue with spacer tail and its application to biotin sensing.
本文报道了一种用于检测生物素的新型分子生物传感系统。作者采用四碱基密码子法，将荧光非天然氨基酸BODIPY-FL-氨基苯丙氨酸（BFLAF）位点特异性掺入链霉亲和素Trp120位点，制备Trp120BFLAF突变链霉亲和素。该突变蛋白保留足够的生物素结合活性。加入带双6-氨基己酸间隔尾的生物素类似物biotin-(AC5)2-hyd...
Multicolor fluorescent biosensor for multiplexed detection of DNA.
为重大疾病早期诊断，需要高效、高灵敏且快速地筛查特定寡核苷酸序列。本文发现一种阳离子苯并二酰亚胺（PDI）衍生物在聚集状态下可作为宽带无标记猝灭剂，通过静电作用与阴离子单链 DNA 结合，高效猝灭标记在寡核苷酸上的多种荧光团，发射波长覆盖可见至近红外区。该猝灭剂被用于构建无标记多色荧光生物传感器，实现 DNA 的多重荧光检测。聚集 ...
Ultra Q-bodies: quench-based antibody probes that utilize dye-dye interactions with enhanced antigen-dependent fluorescence.
近期我们报道了一种名为Quenchbody（Q-body）的无试剂荧光生物传感器策略，其通过抗原依赖性地解除偶联在单链抗体可变区上的荧光团猝灭效应而工作。为探索其实用性，本研究利用无细胞翻译介导的位点特异性蛋白标记系统，制备了在重链或轻链N端一个或两个位点荧光标记的抗体Fab片段。出乎意料的是，仅在重链N端标记的Fab相比scFv表...
PKC-dependent Phosphorylation of the H1 Histamine Receptor Modulates TRPC6 Activity.
瞬时受体电位经典6（TRPC6）是一种阳离子选择性、二酰甘油（DAG）调节、钙离子通透通道，可由Gq蛋白偶联受体激动剂激活。TRPC6功能障碍与血管痉挛、肾小球硬化等心血管和肾脏疾病相关。当组胺H1受体（H1R）被激动剂刺激时，尽管激动剂持续存在，TRPC6活性仍衰减至基线。本研究利用HEK细胞表达系统和可同时检测胞内DAG与Ca2...
An aggregated perylene-based broad-spectrum, efficient and label-free quencher for multiplexed fluorescent bioassays.
基于荧光团猝灭的荧光传感体系在生物检测中应用广泛，高效猝灭剂可赋予体系高灵敏度。常用猝灭剂多基于有机分子或纳米材料，通常需要繁琐的合成与修饰步骤，且对不同荧光团的猝灭效率不同。本文首次报道聚集态芘衍生物可作为宽谱、无标记猝灭剂，能够高效猝灭标记在DNA上的多种荧光团，如绿光、红光和远红光染料。以核酸酶为模型生物分子，利用该宽谱猝灭剂...
Coupling exonuclease III with DNA metallization for amplified detection of biothiols at picomolar concentration.
疾病早期诊断需要极低检出限。本文利用外切酶III（Exonuclease III, Exo III）与DNA金属化的独特性，建立了一种简便的开启型荧光方法，用于皮摩尔浓度生物硫醇的放大检测。该方法依赖生物硫醇从银沉积中释放目标DNA并循环再利用的放大过程，以及G-四链体与N-甲基正卟啉IX（NMM）之间的特异性相互作用。方法设计简单...
A multiplex assay based on encoded microbeads conjugated to DNA NanoBeacons to monitor base excision repair activities by flow cytometry.
本文报道了一种用于检测纯化酶及无细胞提取物中碱基切除修复（BER）活性的新型多重检测方法。该方法首先通过快速且原创的程序，用荧光染料 Alexa 488 对磁性微珠进行编码，形成可区分的荧光条形码。随后，将含有 DNA 损伤位点的 DNA NanoBeacons（NBs）固定到荧光编码微珠表面；这些探针标记有 Cyanine 5（C...
Fluorescent sensors for activity and regulation of the nitrate transceptor CHL1/NRT1.1 and oligopeptide transporters.
为在活体中监测硝酸盐和肽转运活性，作者将双亲和性硝酸盐转运受体 CHL1/NRT1.1/NPF6.3 及四个相关寡肽转运体 PTR1、PTR2、PTR4 和 PTR5 改造为荧光活性传感器 NiTrac1 和 PepTrac。将转运体分别与黄色荧光蛋白和 mCerulean 融合并在酵母中表达后，加入底物可引发依赖底物的供体猝灭或共...
Label-free fluorescent biosensor based on the target recycling and Thioflavin T-induced quadruplex formation for short DNA species of c-erbB-2 detection.
乳腺癌的非侵入性早期诊断是提高生存率和保留乳房机会的关键。本文开发了一种基于核酸外切酶III辅助靶标循环和硫黄素T诱导G-四链体形成的无标记荧光生物传感器，用于唾液中c-erbB-2短DNA片段的检测。该体系由G/P双链DNA探针、ThT和Exo III组成。靶标T1与探针杂交后形成平末端，Exo III逐步消化探针并释放T1和富含...