细胞壁扩张与细胞生长的偶联是有壁生物体面临的普遍问题。裂殖酵母 css1 突变体编码质膜肌醇磷脂鞘脂磷脂酶 C，其突变阻止细胞壁扩张但不影响细胞壁材料合成。作者结合经典遗传学、化学遗传学与定量质谱脂质组学，发现鞘脂合成途径终产物甘露糖肌醇磷酸神经酰胺（MIPC）水平升高与 css1-3 表型特异性相关。进一步利用荧光生物传感器显示，...
CRISPR/Cas系统因侧切活性成为分子生物传感工具，但直接用于原位细胞内检测仍具挑战。本文首次提出CRISPR/Cas辅助纳米针传感器nanoCRISPR，用于活细胞内ATP检测。该传感器采用两步过程：先在细胞质中呈现与纳米针连接的适配体锁定Cas12a激活子，ATP识别事件使固定在纳米针上的激活子解锁；随后将纳米针从细胞取出，...
高多重蛋白生物标志物在组织不同区域的检测是空间生物学的重要方向，相比传统免疫组化（IHC）具有显著优势。空间多重原位标记（MIST）技术可将组织中的空间蛋白表达信息转移到超高密度、大尺度MIST阵列上。本研究通过采用更小的阵列单元和30% 8臂聚乙二醇（8-arm PEG）作为转移介质，将MIST优化至单细胞分辨率。组织细胞核经la...
细胞通过在不同区室中发生的生化信号反应，将环境刺激编码为特定功能输出。基因编码荧光生物传感器可将胞内信使、代谢物或信号蛋白的活性变化转化为荧光变化，从而在活细胞中实现时空分辨监测；时间动力学与时空计算模型则可用于解释复杂信号网络中的生物传感器数据，并检验难以直接实验验证的假设。本综述首先简要介绍荧光生物传感器的实验工具箱，以及以时间...
微管由 α-和 β-微管蛋白异二聚体组成，其动态不稳定性与 GTP 水解紧密耦合；细胞内微管组织与功能还受翻译后修饰（PTM）调控。去酪氨酸化是 α-微管蛋白 C 端酪氨酸被 Vasohibin（VASH）或 MATCAP 肽酶去除的 PTM，但酶如何产生特定去酪氨酸化模式仍不清楚。本文开发了一种基于抗体的荧光探针 ΔY-Fab48...
蛋白质保护金属纳米材料因荧光分子特性、良好生物相容性和优异理化性质，成为生物传感、生物成像和治疗应用的有前景材料。本文首次采用简便绿色一步法制备纤维素酶保护荧光金纳米团簇（Cel-Au NCs），在560 nm激发下呈现680 nm红色荧光。基于荧光“关闭”机制，将其作为无标记生物传感器用于抗坏血酸（AA）特异性检测，在10–400...
自2020年新冠疫情暴发以来，全球结核病控制面临前所未有的挑战，亟需高效、经济的结核诊断技术。CRISPR-Cas技术进展提高了病原体检测能力。本研究建立了一种基于CRISPR-Cas12a的多重检测方法（MCMD），同时靶向两个保守插入序列IS6110和IS1081，用于检测结核分枝杆菌复合群（MTBC）。MCMD将氧化石墨烯（G...
确定饮用水中低水平全氟和多氟烷基物质（PFAS）一直是传感器研发重点，但土壤、食品和消费品中 ppb 甚至 ppm 水平检测也日益必要。本研究基于人肝脂肪酸结合蛋白（hLFABP）工程化了一种用于快速检测全氟辛酸（PFOA）的荧光生物传感器。通过将循环置换绿色荧光蛋白（cp.GFP）与分裂 hLFABP 构建体融合，该生物传感器可在...
酪氨酸酶（TYR）在黑色素生物合成中起关键作用，其活性水平对白癜风、黑色素瘤及食品营养价值具有重要意义，因此灵敏测定TYR活性对基础研究和临床诊断均十分关键。本研究以反丁烯二酸为碳源、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺（DAMO）为掺杂剂，通过一锅水热法成功合成硅掺杂碳量子点（Si-CQDs），该材料表现出显著的荧光量子产率和光...
内源性大麻素（eCB）系统是边缘系统谷氨酸释放的关键调节因子，参与压力反应与适应。腹侧海马（vHPC）至基底外侧杏仁核（BLA）回路在压力后负性情感状态表达中发挥重要作用，并受逆行 eCB 信号调节，但 eCB 释放机制及其与压力诱导行为适应的因果关系尚不清楚。本研究结合在体光遗传学、基因编码 eCB 荧光传感器 GRAB-eCB2...
微小RNA（miRNA）是参与多种细胞与生物学过程的单链非编码短RNA序列，其表达改变与病理过程相关，可作为多种疾病早期检测的生物标志物。本文以急性心肌梗死（AMI）的已知miRNA标志物为案例，展示了一种基于RNA-DNA杂交的荧光单壁碳纳米管（SWCNT）传感器筛选与淘汰流程：将互补DNA识别单元结合于SWCNT表面，在缓冲液和...
颗粒酶B（GZMB）是细胞毒性T淋巴细胞（CTL）和自然杀伤（NK）细胞释放的关键酶，可诱导靶细胞凋亡。本研究设计了一种新型荧光生物传感器，能够以特异且敏感的方式评估GZMB活性。该切割响应性T细胞活性水平传感器（CRSTAL）基于一种荧光蛋白，仅在GZMB或caspase-8切割后被激活。CRSTAL在稳定细胞系中测试，经GZMB...
挥发性麻醉剂通过影响钙内流和神经递质释放改变突触前功能，并可能参与其镇静、遗忘等效应。NO/cGMP 信号参与突触前机制，体内研究显示干扰该信号会改变对挥发性麻醉剂的敏感性。本研究在培养大鼠海马神经元中，利用药理学工具、基因编码 cGMP 荧光生物传感器 cGull 和 cGMP 清除探针 sponGee，考察挥发性麻醉剂对突触前 ...
能量代谢支持神经元功能。虽然已知能量代谢变化支撑脑可塑性与功能，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手段缺乏在单个环路、细胞或亚细胞区域可视化能量代谢的分辨率。本研究将糖酵解生物传感器 HYlight 适配用于秀丽隐杆线虫，以在活体单个神经元内成像糖酵解动态变化。我们确定神经元以细胞自主方式执...
硝酸盐（NO3-）是植物和动物必需的氮源，但不同根细胞类型及细胞器中氮形态的分布仍不清楚。传统体外生化与代谢物分析难以区分细胞类型和区室。本文报道一种核定位、遗传编码的荧光生物传感器 nlsNitraMeter3.0，用于在拟南芥中定量可视化硝酸盐浓度与分布。该传感器基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理，由硝酸盐结合蛋...
本研究开发了一种高灵敏、高特异的双分子荧光互补（BiFC）流感A病毒（IAV）传感系统。该系统将半乳糖/葡萄糖结合蛋白（GGBP）与增强型黄色荧光蛋白（eYFP）的N端大片段（YN1-172）和C端小片段（YC173-239）融合构建。在IAV存在时，病毒神经氨酸酶（NA）将6′-唾液酸乳糖（6′-sialyllactose）水解，...
卤化铅钙钛矿因高缺陷容忍度、宽吸收和高光致发光量子产率而受到关注，但其纳米晶在水相中稳定性差，限制了生物传感应用。本文提出以牛血清白蛋白（BSA）作为两性离子配体，通过一步超声法将 Cs4PbBr6 前驱体剥离并稳定为 CsPbBr3/BSA 钙钛矿纳米晶。BSA 中的含硫基团与钙钛矿表面铅位点或缺陷结合，提高水相分散性和荧光稳定性...
蛋白质荧光标记是研究结构-功能关系和多种生物传感应用的重要工具。系统设计荧光生物传感器需要理解配体介导的荧光响应机制，而这往往难以建立。作者将萘基荧光团 Prodan 的硫醇反应性衍生物 Acrylodan 和 Badan 引入细菌周质葡萄糖结合蛋白（GBP）的半胱氨酸突变位点。葡萄糖结合使这些共价结合物在激发态和基态均出现成对颜色...
睡眠并非均质，其微结构受去甲肾上腺素等神经调质影响。既往体内测量神经调质的方法时间分辨率低，或在自由运动小鼠中记录困难，难以捕捉自然睡眠中的快速动态。本方案展示在自由小鼠中同步记录脑电（EEG）和肌电（EMG），并利用光纤光度法测量神经调质荧光生物传感器，从而在睡眠不同阶段实时、高时间分辨率地评估细胞外神经调质水平。该方案基于遗传编...
I型模块化聚酮合酶（PKS）是像装配线一样工作的多结构域酶。过去三十年，人们尝试替换、删除和插入新功能结构域以产生新分子。然而，插入异源结构域常使 PKS 不稳定，导致活性丧失和蛋白错误折叠。为解决该挑战，本文开发了一种基于荧光的溶解度生物传感器，可快速识别结构破坏最小的工程 PKS 变体。利用该传感器，筛选了酰基转移酶（AT）交换...