荧光生物传感器为在活体系统中以高时空分辨率追踪和定量蛋白活性提供了强大工具。然而，遗传编码荧光蛋白的表达可能干扰内源信号通路，导致发育和生理异常。EKAREV-NLS 小鼠模型携带基于 FRET 的生物传感器，用于监测细胞外调节激酶（ERK）活性，已在多种细胞类型和器官中体内体外广泛应用。本研究报道 EKAREV-NLS C57BL...
坏死性凋亡是一种受调控的细胞死亡形式，参与缺血再灌注损伤、病毒感染和药物诱导的组织损伤等多种病理过程，但其在体内何时、何地发生仍不清楚。作者此前开发了基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器 SMART（基于 FRET 的 RIPK3 介导 MLKL 激活传感器），可在体外监测人源和小鼠细胞系中坏死性凋亡进程中 M...
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...
细胞外调节激酶（ERK）是EGFR-RAS-RAF信号通路的关键下游效应分子，其活性与细胞生长、增殖和迁移密切相关。基于荧光蛋白的生物传感器使研究者能够在活细胞中实时测量ERK活性，既包括生长因子刺激后的激活，也包括无刺激状态下的自发动态。长期成像意外发现，上皮片层或囊泡中ERK呈振荡性激活。表达ERK生物传感器的转基因小鼠研究进一...
细胞外调节激酶（ERK）在胸腺 T 细胞发育中发挥关键作用，但 ERK 活性动态及其对胸腺细胞运动性的调控仍因技术限制而不清楚。为在胸腺细胞中实时可视化 ERK 活性，作者构建了从 ROSA26 位点表达基于 Förster/荧光共振能量转移（FRET）的 ERK 生物传感器 EKAREV 的敲入报告小鼠。对报告小鼠来源胸腺细胞的活...
嗅觉系统是天然生物传感器，外周嗅觉感觉神经元（OSNs）响应外界气味刺激，并将信号传至嗅球（OB）进行整合与处理。表达约1000种气味受体的OSNs轴突被精确组织到OB的约1800个球状体，再向中枢传递嗅觉信息。该过程具有高灵敏度、高特异性和快速响应特点，可用于爆炸物检测。仿生嗅觉生物传感器利用嗅觉系统生物组分作为传感元件，具有商业...
AMP-激活蛋白激酶（AMPK）是细胞能量代谢的核心调控激酶，也是2型糖尿病等代谢疾病的潜在治疗靶点。尽管体外研究揭示了AMPK受AMP/ATP、LKB1和CaMKK2等复杂调控，其在活体细胞与器官中的异质性仍不清楚。作者将长柔性EV连接肽引入AMPK FRET传感器AMPKAR，并将YFP替换为FRET倾向更强的YPet，构建了高...
传染病是全球主要死因之一，建立并理解人类感染模型对开发降低传染病负担的治疗策略至关重要。生物发光成像（BLI）是一种高灵敏度、非侵入性技术，基于检测荧光素酶催化反应产生的光。在感染病研究中，BLI已广泛应用，可用于检测、定位和定量特定免疫细胞、病原体或免疫学过程，从而开展纵向研究，监测疾病进程及其对治疗的反应。能够产生光的转基因啮齿...
雌激素受体α（ERα）通过与内源配体雌二醇（E2）相互作用，在人体生殖系统正常与异常生理中发挥重要作用；其他类似或不同于E2的配体也可结合ERα，可能意外激活生殖组织中的ER信号并促进癌症发生。本研究建立了一种组成型表达荧光素酶（FLuc）分裂报告互补生物传感器（NFLuc-ER-LBDG521T-CFLuc）的转基因小鼠模型，用于...
3',5'-环腺苷一磷酸（cAMP）是广泛存在的第二信使，通过在不同亚细胞微区中作用调节多种生理功能。虽然已有多种靶向 cAMP 生物传感器用于单细胞研究，但其在体内、尤其是疾病背景下能否成功应用仍不清楚。本文建立了一种表达靶向 cAMP 传感器的转基因小鼠模型，用于分析肌浆网/内质网钙 ATP 酶（SERCA）附近微区特异性第二信...
转基因小鼠在现代生物医学研究中具有重要作用，不仅可用于解析特定基因和蛋白功能，还可作为表达荧光生物传感器的工具，在活细胞中实时报告第二信使水平和生化过程。本章提供构建质粒载体并生成表达FRET生物传感器的转基因小鼠的详细方案。该传感器为基于Förster共振能量转移（FRET）的cAMP生物传感器Epac1-camps，由cAMP结...
环磷酸鸟苷（cGMP）是心血管系统重要信号分子和药物靶点，血管一氧化氮（NO）-cGMP通路激活可引起血管舒张，但cGMP信号在健康、疾病及cGMP升高药物治疗中的时空动态，以及特定心血管细胞类型内的cGMP浓度仍不清楚。为在体内分析cGMP信号，作者构建了表达荧光共振能量转移（FRET）型cGMP传感器蛋白的转基因小鼠，并描述了两...
3',5'-环磷酸鸟苷（cGMP）是调节心肌收缩力并保护心脏免于病理性肥厚的重要第二信使，但成体心肌细胞中 cGMP 浓度低且区室化，缺乏实时成像手段。本研究构建心肌细胞特异性表达高敏胞质 FRET 型 cGMP 生物传感器 red cGES-DE5 的转基因小鼠，并首次在完整成年小鼠心室肌细胞中完成 cGMP 的 FRET 测量。...
基因编码钙指示剂可用于监测细胞器内亚细胞 Ca2+ 信号。多数基因编码钙指示剂由内源性钙结合蛋白融合而成，其在体内的功能可能因与细胞伙伴竞争而受干扰。本文报道了一类基于两种 Aequorea victoria 蛋白——GFP 与 apo-aequorin 融合的新型荧光 Ca2+ 传感器，命名为 GAP。GAP 具有独特组合特性：双...
近年来，荧光成像因荧光蛋白和荧光染料日益丰富而受到特别关注，并推动了新型生物传感器的发展。基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理的基因编码生物传感器已广泛用于生物学中，以可视化信号分子的时空动态。尽管此类生物传感器数量不断增加，但由于 FRET 生物传感器稳定表达困难，其应用大多局限于瞬时表达生物传感器的培养细胞。本研究...
除蛋白降解外，蛋白酶作为信号转导通路的正负调控因子，其失调与多种疾病相关。凋亡相关 caspase 家族蛋白酶异常激活与癌症、自身免疫和炎症等疾病有关。为更好理解蛋白酶在健康与疾病中的作用，本文报道一种可在活细胞和小鼠模型中定量报告蛋白酶活性的生物发光传感器，称为 GloSensor Caspase 3/7。该传感器具有 50–10...
荧光蛋白成像技术的进步揭示了发育生物学中的多种生物过程。特别是基于荧光共振能量转移（FRET）原理的遗传编码生物传感器，已被用于在活细胞中可视化胞内信号分子的空间与时间动态。然而，高灵敏度FRET生物传感器的开发及其在发育生物学中的应用仍具挑战，限制了其广泛使用。本综述首先概述FRET生物传感器成像的一般流程与实验技巧，随后介绍FR...
控制动脉直径的细胞机制在高血压中仍不明确。本文报道一种方法，可在1.5%异氟烷麻醉的活鼠中同时记录动脉平滑肌细胞内钙浓度（[Ca2+]i）、肌球蛋白轻链激酶（MLCK）激活分数和动脉外径，并与动脉血压同步。该方法还能评估局部受体活性对[Ca2+]i、MLCK活性和直径的影响，而不受全身效应干扰。研究使用在平滑肌中表达钙/钙调蛋白激活...