脑缺血是脑组织氧供应急剧下降并导致神经元和胶质细胞死亡的急性状态。尽管缺血性脑卒中损伤机制研究较多，但不同阶段短暂缺血再灌注或持续缺血下血液性质变化仍不清楚。血液作为氧来源，既可能因氧化应激加重脑损伤，也可能通过调节氧生物利用度保护细胞。本研究在大鼠两种模型中，利用对 H2O2 敏感的遗传编码荧光生物传感器 HyPer7 在体检测神...
细胞内过氧化氢（H2O2）水平受严格调控，并可被多种刺激物调节。多种纳米酶具有过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等氧化还原酶样活性，部分还具有多酶样特性，但其在细胞内的具体作用难以预测和检测。本研究在白血病细胞系 THP-1 的胞质和线粒体中表达 HyPer7 探针，构建实时、动态、高灵敏的活细胞生...
Sigma1受体（S1R）和部分水通道蛋白（AQP）参与氧化应激调控，但二者相互作用近期才显现。S1R通过与质膜和细胞器蛋白相互作用发挥作用，AQP则促进过氧化氢（H2O2）排出细胞。目前S1R对过氧化物水通道蛋白（peroxiporins）的调控尚未被研究。本研究利用H2O2 HyPer7生物传感器和基因敲低技术，考察（1）AQP...
荧光点亮适配体（FLAP）系统具有遗传编码、生物相容性好等优势，是极具前景的生物传感平台。然而，检测不同目标通常需要体外筛选或工程化新的核酸序列，且适配体难以结合无机物或寿命短的反应性化学物种。本文提出一种小分子策略，使单一FLAP系统能够检测化学性质不同、本身不发光且反应性强的无机物。作者设计了RNA适配体（Baby Spinac...
过氧化氢（H2O2）作为第二信使，通过线粒体内高度区室化的产生传递代谢应激信号。活性氧（ROS）在线粒体区室与细胞质之间生成和扩散的动态决定氧化应激反应与病理过程，但机制仍不清楚。本研究将 H2O2 生物传感器 HyPer7 与靶向多个线粒体微区室的 ROS 生成蛋白 KillerRed（KR）光遗传刺激相结合，实现单线粒体 H2O...
活性氧在病原体和病原相关分子模式响应中产生，例如拟南芥中依赖 NADPH 氧化酶亚型 RBOHD 的快速胞外氧化爆发。我们使用靶向不同细胞器的 H2O2 生物传感器 roGFP2-Orp1 和谷胱甘肽氧化还原状态生物传感器 GRX1-roGFP2，揭示鞭毛蛋白 flg22 模式触发免疫及丁香假单胞菌接种后未被预期的氧化事件。roGF...
少突胶质细胞（ODC）是中枢神经系统髓鞘化细胞，支持神经元存活。氧化剂和线粒体功能障碍被认为是多发性硬化（MS）神经炎症中 ODC 损伤的主要原因，但其动态过程仍不清楚，限制了神经保护策略设计。为在体阐明 ODC 线粒体氧化损伤与功能障碍的时空模式，作者构建了新型小鼠模型，使 ODC 选择性表达比率型 H2O2 生物传感器 mito...
自荧光蛋白（AFP）生物传感器将识别模块因识别或反应事件引起的结构变化转换为 AFP 荧光信号变化。由于识别模块常缺乏结构信息，AFP 生物传感器优化困难。为增强 TRPC5 一氧化氮（NO）感知片段与增强绿色荧光蛋白（EGFP）融合蛋白 EGFP-TRPC5 对 NO 反应所引起结构变化的信号响应，作者采用先计算机模拟（in si...
过氧化氢（H2O2）是多种生物过程的毒性氧化副产物，胞内水平过高会引发氧化应激，促使细胞启动保护性应答。传统活性氧荧光染料在特异性和时空分辨率上存在局限，而遗传编码荧光指示剂（GEFI）能够特异性检测低水平胞内 H2O2。本方案介绍一种高灵敏度 GEFI roGFP2-Prx1 在酿酒酵母 Saccharomyces cerevis...
急性髓系白血病（AML）化疗常通过诱导活性氧（ROS）过量杀伤肿瘤细胞，而H2O2在细胞内呈区室化动态分布。外源化学荧光探针可能干扰细胞代谢，遗传编码荧光传感器可实时、动态、低扰动地检测活细胞内ROS。本研究以HyPer和TriPer为H2O2传感模块，结合核定位序列（NLS）、线粒体定位序列（MLS）和内质网定位肽，通过慢病毒转染...
遗传编码氧化还原活性化合物生物传感器的发展推动了细胞内氧化还原活性研究新方法。此前作者利用遗传编码生物传感器 HyPer 定量测量活细胞内过氧化氢（H2O2）浓度。本研究改进该方法，用于比较不同表型人细胞在 H2O2 诱导外源氧化应激下胞外与胞质 H2O2 浓度梯度，从而评估抗氧化系统强度。实验使用稳定表达胞质 HyPer 的癌细胞...
多光谱活细胞成像可利用光谱不同的生物传感器在空间和时间维度同时检测生物过程，但不同荧光生物传感器的灵敏度、动态范围等差异可能影响同一分析物在不同亚细胞区室中的准确共成像。本研究建立了一种单色多参数成像方法，利用 H2O2 生物传感器 HyPer7 同时检测细胞核、胞质和线粒体中的过氧化氢。通过共培养稳定表达不同靶向 HyPer7 的...
MXene量子点具有良好生物相容性和优异光学性质，在活性氧（ROS）清除和荧光传感等生物医学应用中潜力巨大。然而，ROS清除机制仍不清楚，基于MXene的ROS传感材料仍较少。本文报道了一种具有有效ROS清除能力的氮掺杂碳化钛量子点（N-Ti3C2 QD）抗氧化材料。掺杂氮原子促进N-Ti3C2 QDs与自由基之间的电化学相互作用，...
活性氧（ROS）的产生与内质网（ER）应激密切相关，ROS 既可能是 ER 应激的诱因，也可能是其后果；多种人类疾病表现为 ER 应激和氧化损伤导致的组织萎缩。为评估 ER 腔内 ROS 生成调节剂并开展机制研究，需要能够时间分辨、细胞器特异性地监测 ER 氧化还原状态的方法。基因编码荧光探针的发展使这一目标成为可能，其中基于黄色荧...
过氧化物孔是一类除水外还可双向转运过氧化氢（H2O2）的水通道蛋白（AQP）。H2O2 是介导细胞信号的关键活性氧，在胰腺β细胞中与生长调控有关，过量则导致胰岛素分泌失败并参与糖尿病发病。本研究在胰岛素分泌 RINm5F 细胞中考察 AQP8 的过氧化物孔功能，建立 AQP8 稳定过表达（AQP8↑）和 CRISPR/Cas9 介导...
线粒体通过微管马达、肌动蛋白骨架和适配蛋白在细胞内运输，其定位支持局部ATP、Ca2+和活性氧（ROS，即H2O2）水平。此前发现敲除线粒体适配蛋白Miro1使线粒体聚集于核周，损害周边能量状态。本研究报道，Miro1缺失将亚细胞H2O2限制在核周，并影响细胞对线粒体ROS升高的应答。利用遗传编码H2O2响应荧光生物传感器HyPer...
本研究成功开发了一种基于石墨烯量子点（GQDs）的酶联荧光传感器，用于灵敏检测尿酸（UA）和尿酸酶抑制剂。检测过程中，尿酸首先被尿酸酶催化氧化，并产生过氧化氢（H2O2）；在辣根过氧化物酶（HRP）催化下，H2O2 可将苯酚氧化为苯醌。苯醌是一种高效荧光猝灭剂，能够引起 GQDs 的荧光猝灭。实验发现，GQDs 的荧光猝灭程度与 U...
过氧化氢（H2O2）调控血管内皮细胞关键磷酸化通路，并影响内皮型一氧化氮合酶（eNOS）信号。细胞内外 H2O2 均参与 eNOS 调控，但具体通路不清。本研究利用化学遗传学与活细胞成像，在 EA.hy926 人内皮细胞的胞质、核和小窝中生成并检测 H2O2。作者构建了靶向酵母 D-氨基酸氧化酶（DAAO）与新型 H2O2 生物传感...
过氧化氢（H2O2）是细胞内重要的信号分子，参与骨骼肌的生理与病理过程，但传统检测方法常产生假象。HyPer 是一种基因编码荧光生物传感器，可实时、特异性地检测细胞内 H2O2。本研究旨在开发并优化在 C2C12 成肌细胞/肌管以及 C57BL/6J 小鼠成熟骨骼肌纤维中表达 HyPer 的方法，并实时测量这些细胞中的胞内 H2O2...
过氧化氢（H2O2）在氧化还原信号和氧化应激介导的细胞死亡中起核心作用。它可由多种机制在不同细胞内位点产生，因化学性质稳定可到达远处作用位点，但其亲水性可能阻碍脂质膜通过。本研究利用基因编码的 H2O2 生物传感器 HyPer，在胰岛素产生 RINm5F 细胞中研究 H2O2 通过亚细胞膜的扩散动力学。面向胞质区室的质膜和内质网膜结...