Nitric Oxide Sensing by a Blue Fluorescent Protein.
半胱氨酸残基的 S-亚硝基化是多种蛋白质动态翻译后调控和氧化还原调节的重要机制。许多荧光蛋白（FP）含有半胱氨酸，GFP 衍生荧光蛋白中两个高度保守的 Cys 残基为发色团自催化形成提供有利微环境。尽管荧光蛋白 25 年来一直是细胞生物学工具，但一氧化氮（NO）对其荧光性质的影响此前未被研究。本文考察蓝色发射荧光蛋白 mTagBFP...
Resource for FRET-Based Biosensor Optimization.
自首个基于荧光共振能量转移（FRET）的钙指示剂Cameleon问世以来，多种遗传编码生物传感器（GEB）被用于在活细胞中时空分辨地监测离子浓度、细胞状态和酶活性等生理参数。FRET依赖供体与受体荧光蛋白间光谱重叠和非辐射能量转移，当传感域与目标分子相互作用引起构象变化时，供体-受体距离改变，从而改变FRET效率。现有GEB优化常需...
Transgenic mice encoding modern imaging probes: Properties and applications.
现代生物学日益依赖光学技术，包括细胞过程的可视化与纵向监测。当前主要限制是缺乏能在体内自然环境中追踪分子和细胞的动物模型。由于组织完整性以及转基因表达在整个生命周期中的高稳定性，编码荧光蛋白和生物传感器的转基因小鼠成为正常与病理状态下体内研究的独特工具。本文综述将探针表达靶向特定组织、细胞亚型或细胞区室的策略，并描述表达荧光蛋白的转...
A FRET-Based Biosensor for the Src N-Terminal Regulatory Element.
在信号转导蛋白中，内在无序区常作为调控元件，对环境变化、配体结合和翻译后修饰敏感。无序区所采样的构象空间可受环境刺激影响，并通过效应结构域触发下游过程。这类调控元件的无序性使其能够整合信号并产生分级响应，但也阻碍了基于固定三维结构的传统药物筛选方法。作者设计了一种可遗传编码的生物传感器，用于检测 c-Src 激酶 N 端调控元件（S...
tdLanYFP, a Yellow, Bright, Photostable, and pH-Insensitive Fluorescent Protein for Live-Cell Imaging and Förster Resonance Energy Transfer-Based Sensing Strategies.
黄色荧光蛋白（YFP）常作为 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器中的光学报告分子，但现有 YFP 的光稳定性不足且在酸性 pH 下荧光性能较差，限制了传感灵敏度。本文系统表征了源自 Branchiostoma lanceolatum 四聚体 LanYFP 的黄色荧光蛋白 tdLanYFP。其量子产率为 0.92，消光...
Synthetic biosensor for mapping dynamic responses and spatio-temporal distribution of jasmonate in rice.
茉莉酸（JA）在植物发育与胁迫响应中起关键作用，但其在细胞水平的时空分布仍不清楚。已有拟南芥 Jas9-VENUS 荧光生物传感器受 35S 启动子活性限制，在生殖组织和单子叶作物中表达不佳。本研究基于 OsJAZ6 的 JA 依赖降解序列（Jas6）构建水稻合成生物传感器 J6V-HM，由玉米 Ubi-1 启动子驱动核定位 Jas...
Design and Prototyping of Genetically Encoded Arsenic Biosensors Based on Transcriptional Regulator AfArsR.
基于工程化荧光蛋白（FP）的遗传编码生物传感器是监测生物体系内特定离子和分子动态的重要工具。三价砷离子（As3+）因能与蛋白质巯基结合而具有强细胞毒性，可抑制蛋白功能、破坏蛋白间相互作用并最终导致细胞死亡。开发 As3+ 遗传编码生物传感器有望在体外和体内研究其毒性机制。本研究以嗜酸氧化亚铁杆菌（Acidithiobacillus ...
Multiscale Photoacoustic Tomography of a Genetically Encoded Near-Infrared FRET Biosensor.
光声断层成像（PAT）结合遗传编码近红外探针可在深部组织中以高分辨率可视化特定细胞群，但缺乏合适探针使细胞动态过程成像尚未充分探索。本文报道了一种基于近红外荧光蛋白对 miRFP670–iRFP720 的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，用于深部组织中动态功能成像。该传感器由 caspase-3 切割位点连接供体...
Application of Fluorescent Proteins for Functional Dissection of the
果蝇复眼被广泛用于研究分化时空调控、视觉信号转导、蛋白运输和神经退行性变等生物学过程。自荧光蛋白（FPs）出现以来，异源表达的FP融合蛋白不仅用于蛋白亚细胞定位，也被用于遗传筛选和光感受器功能分析。本文综述了FPs在果蝇眼中的应用，包括作为遗传筛选工具、研究视紫红质表达模式、亚细胞蛋白定位、膜蛋白运输，以及作为钙离子（Ca2+）和磷...
Structural Analysis of a Genetically Encoded FRET Biosensor by SAXS and MD Simulations.
受天然信号蛋白模块化结构启发，配体结合蛋白可融合两个荧光蛋白（FP）构建基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器。本研究以葡萄糖传感器为例，将供体与受体荧光蛋白通过不同连接序列连接至葡萄糖结合蛋白，形成多种传感器构象体。对其中三种构象体，利用小角 X 射线散射（SAXS）测量葡萄糖诱导的构象变化，并与已发表的单分子...
Genetically Encoded, pH-Sensitive mTFP1 Biosensor for Probing Lysosomal pH.
溶酶体是细胞内大分子降解的关键场所，其腔内 pH 通常约为 4.5。为更准确地研究溶酶体 pH，作者设计了一种新型基因编码荧光蛋白 pH 生物传感器 FIRE-pHLy。该传感器通过溶酶体相关膜蛋白 1（LAMP1）靶向溶酶体膜，并利用单体青色荧光蛋白 1（mTFP1）作为腔侧 pH 敏感报告域，在 pH 3.5–6.0 范围内报告...
Genetically Encoded Biosensors Based on Fluorescent Proteins.
基于荧光蛋白（FP）的遗传编码生物传感器能够在活细胞和活体中实时监测分子动力学，对理解复杂细胞过程的正常功能与调控至关重要。根据待监测分子事件类型，需采用不同传感策略以优化 FP 生物传感器设计。本文综述了基于 FP 的遗传编码生物传感器及其多种策略，包括荧光蛋白转位、荧光共振能量转移（FRET）、二聚化依赖型荧光蛋白（ddFP）、...
Switching between Ultrafast Pathways Enables a Green-Red Emission Ratiometric Fluorescent-Protein-Based Ca
长发射波长的比率型指示剂在现代生物成像与生命科学中具有重要价值。本文利用稳态吸收、二维荧光、飞秒瞬态吸收光谱及量子化学/分子动力学计算，阐明了独立红色荧光蛋白（RFP）钙离子生物传感器REX-GECO1的工作机制。在480 nm激发下，未结合Ca2+的REX-GECO1生色团易被捕获于激发态暗态，荧光较弱；Ca2+结合后，钙调蛋白（...
Spectroscopic Analysis of Fe Ion-Induced Fluorescence Quenching of the Green Fluorescent Protein ZsGreen.
荧光蛋白（FPs）暴露于某些过渡金属时会发生荧光淬灭，因此可作为金属生物传感器的受体材料。本研究对来自 Zoanthus sp. 的绿色荧光蛋白 ZsGreen 的金属诱导荧光淬灭进行了光谱分析。结果显示，Fe2+、Fe3+ 和 Cu2+ 分别使 ZsGreen 的荧光强度降至原始强度的 2%、1% 和 20%。金属滴定实验表明，F...
Construction of a mApple-D6A3-mediated biosensor for detection of heavy metal ions.
农业环境中重金属污染日益威胁全球人口健康，绿色、低成本、高效的检测方法有助于控制此类污染。本研究构建了一种蛋白生物传感器 mApple-D6A3，由水稻来源的 Cd2+ 结合蛋白 D6A3 与 N 端红色荧光蛋白 mApple 融合而成，用于检测重金属含量。mApple-D6A3 的荧光强度可反映其对金属离子的敏感性，且在碱性条件下...
Genetically Encodable Fluorescent and Bioluminescent Biosensors Light Up Signaling Networks.
细胞信号网络在时间和空间上受到精细调控，决定细胞对不同刺激的响应与命运。遗传编码的荧光和生物发光生物传感器能够在天然生物学环境中直接可视化这些时空信号动态，已成为强有力的分子工具。本文首先回顾生物传感器设计的基本原理，并评述加速传感器开发的新近技术，包括新型传感单元、报告单元和高通量筛选策略。随后重点讨论遗传编码荧光与生物发光生物传...
Real-time monitoring of the in vivo redox state transition using the ratiometric redox state sensor protein FROG/B.
细胞内氧化还原状态是调控多种生理过程的关键因素，实时监测该状态对理解细胞稳态具有重要意义。已有多种荧光传感器蛋白用于监测细胞内氧化还原变化，但作者此前开发的 Oba-Q 和 Re-Q 分别在氧化和还原条件下发生荧光淬灭，其发射强度直接受原位表达水平影响，难以定量。为克服这一局限，本研究设计了一种具有单一激发峰和双可变发射峰的氧化还原...
Genetically encoded biosensors based on innovative scaffolds.
遗传编码生物传感器是可视化活细胞内外分析物或生物学过程时空动态不可或缺的工具。过去二十余年，随着面向新分析物或新过程的传感器不断开发，其功能、稳健性和应用范围持续提升。本综述重点介绍遗传编码生物传感器设计中的近期进展，尤其关注新颖且创新的支架，这些支架有望为未来传感与成像开辟新的可能性。文章首先概述传感域与报告域的基本设计原则，包括...
Litmus-Body: A Molecularly Targeted Sensor for Cell-Surface pH Measurements.
精确测量受体周围局部pH对于阐明疾病表型中局部酸化如何导致受体功能异常至关重要，但现有pH传感器难以定位并靶向特定受体分子。本文报道了一种重组蛋白pH传感器Litmus-body，其将抗IgG纳米抗体TP1107与pH敏感绿色荧光蛋白cfSEP及长Stokes位移红色荧光蛋白mCyRFP1融合，可搭载IgG抗体靶向细胞表面特定蛋白。...
A kinetic method for measuring agonist efficacy and ligand bias using high resolution biosensors and a kinetic data analysis framework.
本文报道了一种用于测量 G 蛋白偶联受体（GPCR）激动剂效能与配体偏向性的动力学检测平台。作者构建了一种高量子产率、基因编码的荧光生物传感器，将 arrestin-3（β-arrestin2）整体插入 mNeonGreen 荧光蛋白第七 stave，使受体-arrestin 相互作用引起荧光强度变化。该传感器可在 HEK 293T...