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...
SNCA 基因三倍体是早发型、侵袭性帕金森病的罕见遗传病因。本研究从两名携带新近报道的紧凑 SNCA 三倍体、表现为严重运动障碍、精神症状和认知下降的同胞患者外周血单核细胞出发，利用非整合仙台病毒重编程获得诱导多能干细胞（iPSC）。通过 CRISPR/Cas9 在每条 SNCA 拷贝中引入移码 indel 突变，构建了从 4 个到...
溶酶体与线粒体之间的相互作用不仅包括线粒体自噬，还包括介导两种细胞器物质与信息交换的线粒体-溶酶体接触（MLC）。本研究设计并合成了一种具有荧光特性的溶酶体靶向生物传感器CNN，用于结构光照明显微镜（SIM）下的溶酶体成像，并进一步在病理条件下观察线粒体形态变化及MLC现象。首先采用CCK-8法检测CNN对H9C2心肌细胞的毒性，随...
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...
本研究针对脂滴（LDs）与线粒体形成大量接触位点以实现能量转移和通讯的问题，开发了一种脂滴靶向荧光生物传感器 C-Py（C21H19N3O2，7-(二乙氨基)香豆素-3-乙烯基-4-吡啶乙腈）。在 HeLa 细胞中，C-Py 与商品化脂滴染料 Nile Red 共定位，并在结构光照明显微镜（SIM）下与 BODIPY493/503 ...
所有生物过程均由生化通路的协同作用产生，有限分子如何产生功能多样性仍是核心问题。空间区室化——生化活性围绕细胞内离散空间域组织——近40年前提出，已成为理解通路特异性的基础。然而，直接研究空间区室化及其机制近20年才因遗传编码荧光生物传感器等技术成为可能。这些工具可在天然生物环境中实时可视化动态生化过程，是探测空间调控的关键。本文综...
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...
DNA分子工程已成为多个研究领域的重要方向。DNA分子的选择性、高灵敏检测在疾病诊断和分子成像中的深远影响已得到确立。本文从视角性综述出发，系统介绍DNA生物偶联检测在DNA生物传感器、DNA条形码、DNA纳米结构以及DNA超分辨荧光成像中的最新技术进展。无创、简便、快速的生物技术有助于分子诊断、疾病分期评估，并在基础研究中发挥核心...
具有多模态、多层级成像能力的荧光探针具有重要价值，可获取新信息层次并在不同实验条件下交叉验证结果。近年来，遗传编码可逆光切换荧光蛋白（RSFPs）推动了活细胞纳米成像，包括可逆饱和光学荧光转换（RESOLFT）和随机光学波动成像（SOFI）。但两类方法对RSFP光学特性要求不同。本文开发GMars-T，一种单体亮绿色RSFP，可同时...
细胞生化活性具有区室化特征，但目前缺乏可在活细胞中按区室化尺度可视化动态蛋白活性的通用方法。本文提出一类新的荧光生物传感器，可在活细胞中检测生化活性，空间分辨率最高比衍射极限提高三倍。这些 FLINC（接触诱导荧光涨落增强）生物传感器利用结合引起的蛋白荧光动力学变化，将激酶活性或蛋白-蛋白相互作用转化为荧光涨落变化，并可通过随机光学...