硼酸基硼凝集素可识别含邻二醇的分子，如糖类和核糖核苷酸，但获得高特异性仍是重大挑战。本文报道一种遗传编码硼凝集素，它是由非天然氨基酸对位硼苯丙氨酸（pBoF）、天然凝集素来源肽序列和环化置换红色荧光蛋白（cpRFP）组成的杂合蛋白。遗传编码使蛋白工程过程简便，从而获得可特异性结合尿苷二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖（UDP-GlcNAc）的...
含硼酸荧光分子广泛用于检测生物体系中重要的活性氧和活性氮物种过氧化氢与过氧亚硝酸盐，但特异性难以获得。此前研究通过遗传编码将含硼酸非天然氨基酸对硼基苯丙氨酸（pBoF）引入循环置换绿色荧光蛋白（cpGFP）发色团，开发了绿色荧光过氧亚硝酸盐生物传感器。本研究将 pBoF 引入增强型循环置换红色荧光蛋白（ecpApple）中空间上靠近...
解析神经元结构与功能同行为之间的关系是巨大挑战。研究者需要在原位观察神经元活动和生化信号，以理解神经元与生化活动在信息处理中的作用。近年来，神经科学领域迫切需要新技术，遗传编码荧光生物传感器大量涌现。本文综述荧光生物传感器的主要类别与特性，重点介绍两类基于荧光蛋白的传感器：环状置换荧光蛋白（cpFP）骨架传感器和FRET报告分子。c...
自基于绿色荧光蛋白（GFP）和Förster共振能量转移（FRET）原理的首个钙指示剂问世以来，已过去二十年。在此期间，研究者提出许多新想法以改进遗传编码FRET生物传感器，使其检测对象从小分子扩展到信号蛋白和理化性质。虽然“遗传编码”FRET生物传感器的优势在多种细胞系建立和若干转基因生物产生后变得明显，但通往这些发展的道路并不一...
氮状态响应是所有生物生存与代谢调控的核心过程。细菌虽演化出多种复杂的氮调控系统，但天然系统往往高度依赖原宿主，转移至其他物种后常无法正常响应，且其灵敏度与动态范围固定，限制了在合成生物学中的通用性。本文利用乳杆菌 Lactococcus lactis 的 GlnRA 系统，构建了一种遗传编码、跨物种的铵离子生物传感器。该传感器由 G...
不同颜色的荧光蛋白是研究蛋白质结构与功能、细胞事件和状态的重要探针。通过理性设计和定向进化，研究者不断赋予荧光蛋白新性质。除用于蛋白表达水平和亚细胞定位成像外，荧光蛋白还被越来越多地工程化为生物传感器，用于在活细胞中追踪小分子代谢物浓度、酶活性和蛋白构象变化。与小分子荧光传感器不同，荧光蛋白可遗传编码，因此可在活细胞内表达，并借助细...
Cdc42 是调控细胞极性、细胞骨架重排、迁移和膜转运等多种形态发生过程的关键小 GTP 酶，其激活动态需精确调控。为在活细胞中直接观察 Cdc42 激活，作者开发并验证了一种新的 Cdc42 激活生物传感器。该传感器为遗传编码、单链设计，可正确定位到膜区室，并能与其上游调控因子鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子（GDI）相互作用。作者在小鼠...
铜是生物体内最重要的金属离子之一，在多种生化过程中发挥关键催化作用；体内铜(I)代谢失调具有强毒性，可导致威尔逊病和门克斯病等严重疾病，因此发展能够监测活体内铜(I)动态变化的方法具有重要价值。荧光蛋白基铜(I)传感器因可遗传编码和易读取而受到关注，但已有传感器多基于绿色或黄色荧光蛋白，存在光毒性、自荧光背景和组织穿透不足等问题。本...
荧光蛋白是研究生物分子与细胞过程的重要工具，基于荧光蛋白的生物传感器越来越多地用于活细胞中生物分子与事件的监测。本综述聚焦一类特殊荧光蛋白生物传感器：通过遗传编码将非天然氨基酸（UAA*）作为传感元件引入荧光蛋白。当UAA*与目标分析物直接相互作用时，其化学和/或物理性质发生改变，从而触发生物传感器荧光性质变化并产生读出信号。与仅在...
细胞质中的 caspase-3 样蛋白酶，如 caspase-3 和 caspase-7，在介导凋亡进程中具有核心作用。为在多细胞环境中方便监测 caspase-3 样活性，作者开发了一种遗传编码的开关型荧光指示剂。该指示剂是含有 caspase-3 切割位点作为开关的环化嵌合体。当被 caspase-3 样蛋白酶切割时，非荧光指示...