睡眠与免疫系统活动相互影响，但其与脑内常驻免疫细胞小胶质细胞的具体关系仍不清楚。本研究在小鼠中表明，小胶质细胞可通过涉及 Gi 蛋白偶联的 G 蛋白偶联受体（GPCR）、胞内 Ca2+ 信号以及抑制去甲肾上腺素（NE）传递的机制调节睡眠。化学遗传学激活小胶质细胞 Gi 信号可显著促进睡眠，而药理学阻断 Gi 偶联 P2Y12 受体则...
在单配制物种中，针对配偶的亲社会行为与针对陌生个体或潜在威胁的行为显著不同。伏隔核多巴胺释放在社会奖励与动机中作用明确，但其如何驱动对配偶与陌生同种个体高度分化的社会行为仍不清楚。本研究以单配制草原田鼠为模型，首先通过受体药理学在配偶偏好和社会操作性任务中表明，多巴胺对寻求社会互动的趋近动机至关重要，但对低努力、非条件化的完成性行为...
邻氨基苯甲酸（ANT）及其衍生物是聚氨酯、染料和食品添加剂合成的重要基础化学品。目前 ANT 主要利用石油来源甲苯经化学法生产，但作为莽草酸途径中间体，也可通过生物技术获得。本研究对谷氨酸棒杆菌进行代谢工程，使其以葡萄糖和木糖混合物为碳源生产 ANT。首先引入来自大肠杆菌的反馈抗性 3-脱氧-D-阿拉伯庚糖酸-7-磷酸合酶基因 ar...
能量代谢支撑神经元功能，但单个神经元如何调节代谢状态以满足不同能量需求仍不清楚，因为多数活体代谢检测方法缺乏对单个回路、细胞或亚细胞区域的分辨率。本研究将糖酵解荧光生物传感器 HYlight 适配到秀丽隐杆线虫（C. elegans），用于在活体中成像单个神经元内糖酵解的动态变化。作者发现神经元能够细胞自主地进行糖酵解，并在能量应激...
水杨酸（SA）是阿司匹林的水解产物和活性形式，广泛存在于多种水果及其他食品中，食品与药物分析领域对其检测需求强烈。由于 SA 是小分子，适配体相比抗体更具优势。本研究采用文库固定化捕获-SELEX 方法筛选 SA 适配体。经 17 轮筛选，获得两个主要适配体家族。其中家族 1 的 SA1 适配体在硫黄素 T（ThT）荧光法中 Kd ...
染料木素是主要存在于豆科植物中的异黄酮，具有多种健康益处，利用微生物细胞工厂生产染料木素受到关注。为筛选高产菌株，本研究在酿酒酵母中改造 Gal4DBD-ERα-VP16（GEV）转录激活子，构建细胞荧光生物传感器。存在染料木素时，GEV 结合 GAL1 启动子并激活下游 GFP 报告基因。通过工程化传感器蛋白、表达启动子和报告启动...
G蛋白偶联受体（GPCR）是已上市药物最常见的靶点，在生理和病理过程中发挥核心作用。除经典 G 蛋白信号转导外，受体构象、β-arrestin 偏向性信号以及来自质膜以外细胞内位置的信号日益受到重视，下游信号还具有严格的时间和空间区室化特征。荧光与生物发光生物传感器在活细胞中解析 GPCR 信号事件方面发挥了关键作用。为理解现有 G...
CRISPR/Cas 生物技术为生物传感器开发提供了高效平台。现有 CRISPR/Cas12a 传感系统虽可用于核酸、小分子、小蛋白和微生物检测，但均依赖 DNA 报告子，限制了进一步应用。本研究建立了一种基于 RNA 报告子的 CRISPR/Cas12a 生物传感系统。基础系统中，Cas12a 与 gRNA 形成核糖核蛋白复合物，...
本研究提出一种基于CRISPR/Cas12a检测3′–5′外切酶活性的方法。3′–5′外切酶（Exo III）参与DNA修复、复制校对等细胞过程，其表达失衡与癌症等疾病风险增加相关。作者将Cas12a激活序列构建于发夹探针（HP）的5′端，使探针形成平末端。当HP的3′端被Exo III水解时，原本隐藏的Cas12a激活序列被暴露，...
适配体因可针对特定靶分子筛选、具有高亲和力和特异性、易于化学合成并引入功能基团，已成为有前景的生物识别元件。荧光适配体传感器凭借高灵敏度、高选择性、快速、检测流程简单和成本低等优势，被广泛用于疾病诊断与预防，可检测癌细胞、病毒以及核酸、蛋白、生物毒素和细菌等多种生物标志物。本文介绍了用于筛选高特异性适配体的SELEX方法，并以表格形...
基因编码荧光指示剂（GEFI）是一类蛋白基光遗传工具，在细胞和组织中结合特定配体时改变荧光强度，可用于监测细胞生理响应。然而，开发具有生理敏感性和药理学特异性的 GEFI 常需通过反复试错突变并在体外逐一评估其生物物理功能，蛋白巨大突变空间使开发缓慢，尤其依赖哺乳动物宿主系统时。为此，作者开发了多路复用高通量工程平台 Opto-MA...
心肌细胞同步收缩与兴奋-收缩耦联紧密相关，钙处理失调可损害心功能并导致心肌病和心衰。本文介绍一种基于强度型荧光生物传感器 RGECO-TnT 的方法与分析技术，用于研究肌丝定位的钙信号。扩张型心肌病（DCM）以左心室扩张和收缩功能下降为特征。作者展示该传感器可用于表征健康对照及两名 DCM 患者来源的二维 hiPSC-CM 单层，比...
生物传感器设计的一大挑战是开发可灵活适配目标、基于单分子荧光蛋白的平台。本文构建了一组可适配的开启式成熟（ATOM）荧光生物传感器，将循环置换的单域蛋白（monobody, MB）或纳米抗体（nanobody, NB）插入荧光蛋白（FP）的三个表面环之一。作者利用识别 hRAS、c-Abl SH2 结构域和 WDR5 的 MB，以及...
随着细胞信号研究深入，信号转导并非简单线性级联，而是在膜、细胞器、分子组装和细胞/组织异质性等多个尺度上受到复杂时空调控。荧光生物传感器作为遗传编码、活细胞兼容的工具，可将生化输入转化为光学输出，用于实时监测活细胞内的信号事件。本文首先介绍空间信号调控的研究方法和荧光生物传感器设计原理，包括转位型传感器、单荧光蛋白开关型传感器以及基...
SWEET（糖最终会被转运体）家族是植物糖分配的核心。尽管对SWEET家族结构和分子功能已有大量研究，不同SWEET如何识别不同底物仍不清楚。此前基于拟南芥质膜转运体SWEET1构建的SweetTrac1生物传感器，通过构象敏感荧光蛋白与转运体的分子内融合，揭示了该转运体底物的共同特征。本文报道了基于拟南芥液泡膜转运体SWEET2的...
本文设计了一种基于DNAzyme的超灵敏荧光生物传感器，用于检测Cu2+。该传感器采用级联信号放大策略，耦合λ-外切核酸酶辅助目标循环与错配催化发夹组装（MCHA）。在检测体系中，Cu2+可激活依赖Cu2+的DNAzyme，引发切割反应并释放单链DNA（tDNA）。随后，tDNA与带有5′-磷酸化突出末端的发夹DNA（H0）结合，形...
胆固醇对膜完整性和细胞信号转导至关重要，细胞内胆固醇分布失调与神经退行性疾病等多种疾病相关。可被脂转运蛋白识别并转运的“可及胆固醇”池对维持细胞胆固醇分布和稳态很重要，但活细胞中监测可及胆固醇的工具仍有限。本研究利用进化保守脂转运蛋白 GRAMD1b 的胆固醇感应元件——GRAM 域，工程化出高灵敏可及胆固醇生物传感器 GRAM-W...
生物传感器是检测、实时成像和定量分子的重要工具，但快速构建多样化的遗传编码生物传感器仍具挑战。本文报道了一种将酶快速转化为遗传编码循环置换荧光蛋白指示剂以检测有机酸的方法（GECFINDER）。ANL超家族酶在催化过程中发生铰链介导的配体偶联结构域运动。作者将循环置换荧光蛋白插入酶铰链区，把配体诱导的构象变化转化为显著的荧光信号变化...
毒力因子调控（VFM）是 Dickeya 细菌共有且特异的群体感应（QS）信号，调控植物细胞壁降解酶（PCWDEs）产生和毒力。VFM 信号极性高且含量痕量，增加了信号分离和结构鉴定难度，限制了通过群体淬灭（QQ）策略防控 Dickeya 细菌软腐病的发展。为高通量筛选 VFM 淬灭菌，作者首先构建了可响应 VFM 信号的 vfmE...
本研究提出一种可靠荧光法，以碳量子点（CQDs）为信号报告物，用于筛选乙酰胆碱酯酶（AChE）及其抑制剂。分别合成纯CQD、硫掺杂CQD和磷掺杂CQD，并观察到它们在Hg2+、Cu2+、Fe3+猝灭离子作用下具有可恢复的荧光猝灭特性；当加入对猝灭离子亲和力更强的客体物质后，荧光可恢复。利用Design Expert软件，以猝灭效率和...