生物发光共振能量转移（BRET）是活体非侵入性监测蛋白-蛋白相互作用的重要方法。本文报道利用来自真菌 Neonothopanus nambi 的遗传编码生物发光系统开发新型 BRET 供体。作者鉴定出一种与常见荧光素酶-荧光素体系正交的新型荧光素酶 nnLuz，并将其与红色荧光蛋白 tdTomato 和 mRuby2 融合，系统优化...
随着工程细胞疗法从肿瘤免疫治疗向更多应用扩展，工程红细胞（eRBC）因循环时间长、驻留于血液区室，成为原位传感与诊断的理想平台，但目前缺乏将红细胞转化为生物传感器的工具。红细胞成熟过程中会重塑膜并脱落大量膜成分，因此需要基于红细胞成熟过程中保留的膜蛋白构建传感器。本文开发了一种以红细胞膜蛋白为支架的生物传感架构，利用胞外配体结合将信...
蛋白构象开关广泛用于生物传感，通常由结合靶配体的输入域和产生光学读出的输出域组成。设计此类开关的核心挑战在于通过构象变化将输入与输出信号耦合。本文构建了一种生物传感器：输入域结合诱导折叠驱动输出域构象转变，在体外产生六倍绿到黄比率荧光变化，在培养细胞中产生35倍强度荧光增加。输入域为环状重排FK506结合蛋白（cpFKBP），结合F...
酶促多肽蛋白水解是广泛而强大的生物控制机制。近年来，在构建人工蛋白水解系统方面取得显著进展，其中特定输入可调节蛋白酶活性，从而调节其底物活性。然而，迄今开发的所有蛋白水解系统均依赖对其效应物的直接蛋白水解切割。本文提出一种新概念：具有可调输入信号的蛋白酶生物传感器可解笼释放信号肽，该信号肽随后可将信号传递至别构蛋白报告器。我们证明，...
生物传感器是快速、高灵敏、高特异筛选生物靶标的重要工具。在药物与毒理学应用中，于天然生理环境中筛选生物事件尤为重要，但体外生物传感器常需纯化探针与靶标，难以反映靶标在天然环境中的真实活性。为此，作者开发了一种可检测生物活性小分子雷帕霉素（rapamycin, Rapa）的基于细胞的传感系统。该系统采用信号肽重组介导的荧光转位报告策略...
蛋白质在无关生化输入与输出之间转换是生物能量与信息处理的基础。常见机制是配体结合或共价修饰引起受体蛋白构象变化，进而变构调节效应结构域。理性设计此类系统是合成生物学与蛋白质工程的核心目标。基于分析物存在下模块支架化的两组分传感系统是最通用的生物传感器架构之一，但其响应依赖各组分绝对和相对浓度。本文以钙调蛋白（CaM）操作的人工变构蛋...
将目标化学与生化输入转化为遗传输出的生物传感器对生物工程和合成生物学至关重要。现有生物传感器设计策略常受低信噪比、每个新输入需大量优化以及在哺乳动物细胞中性能不佳的限制。本文报道了一种邻近依赖型分裂RNA聚合酶（split RNA polymerase, RNAP）作为通用生物传感器工程平台。作者发现融合蛋白之间的相互作用可调节分裂...
具有直接电子输出的生物传感器有望与便携式电子设备无缝集成，但现有体系多依赖天然酶，限制了可检测分析物的范围。本文提出一种基于分析物驱动分子间重组与活性重建的新型生物传感器架构，其核心是对血糖仪关键组分PQQ-葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）进行重新工程化。作者将PQQ-GDH拆分为两个无活性组分，并在雷帕霉素、环孢素A、FK506等免...
雷帕霉素（Rapamycin/Sirolimus）是器官移植后最常用的免疫抑制剂之一，并显示抗肿瘤活性，因此移植或肿瘤治疗后监测其血药浓度具有重要临床意义。现有雷帕霉素检测方法灵敏度有限，或需要复杂步骤和较长检测时间。本文提出一种基于荧光淬灭释放原理的新型雷帕霉素荧光生物传感器“Q’-body”。该传感器受抗体淬灭体（Q-body）...
工程化哺乳动物细胞设备用于监测和治疗性调节人体生理过程，是临床合成生物学的重要前沿，但现有方法难以使工程细胞在不依赖天然受体和信号通路的情况下专一感知胞外配体。本文报道模块化胞外传感器架构（MESA），这是一种自包含的受体与信号转导平台，与天然细胞过程高度正交，由可独立调节的蛋白模块组成，便于性能优化和识别新配体。MESA 通过配体...
雷帕霉素诱导转位系统可基于FKBP12与mTOR的FRB域二聚化，实现生物过程的时间可控操纵。作者试图将该系统改造为雷帕霉素诱导的PIP2特异性磷酸酶Inp54p，用于耗竭伤害性背根神经节（DRG）神经元中的PIP2。研究将膜锚定CFP-FRBPLF（不稳定FRB突变）靶向Rosa26位点，并将Venus-FKBP12-Inp54p...