碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）有望成为下一代微型化生物传感器，但如何准确建模蛋白质独特静电表面与 CNT-FET 的相互作用并调制电导仍是瓶颈。本文结合增强采样分子动力学与非天然氨基酸化学，对单壁碳纳米管（SWCNT）表面感知的蛋白质静电势进行建模。研究以 β-内酰胺酶结合蛋白 2（BLIP2）为识别元件，用于结合降解抗生素...
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...
硼基凝集素是含硼酸基团的合成凝集素模拟物，可逆识别含顺二醇的糖类和核苷酸，但特异性不足。本文报道一种基因编码的红色荧光硼基凝集素 bapaUGAc，由非天然氨基酸 p-硼基苯丙氨酸（pBoF）、源自天然凝集素的肽序列和环化置换红色荧光蛋白（cpRFP）组成。借助遗传密码扩展与蛋白质工程，作者获得可特异性结合尿苷二磷酸N-乙酰氨基糖（...
3,4-二羟基苯丙氨酸（L-DOPA）中的儿茶酚基团来源于 L-酪氨酸氧化，是多种蛋白生物材料中重要的翻译后修饰，也可作为抗体-药物偶联物等精准蛋白偶联应用的生物正交连接基团。然而，目前引入儿茶酚基团主要依赖对暴露酪氨酸残基的非特异性酶促修饰，或利用酪氨酸营养缺陷型宿主完全替换酪氨酸，这些方法限制了蛋白工程应用。本文报道了一种新的正...
基于直接电子转移（DET）的酶生物传感器具有高效、低成本等优势，其关键在于将酶的电活性位点与电极表面有效“接线”，并控制酶在电极上的取向。本研究设计了一种黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖葡萄糖脱氢酶（GDH）与最小细胞色素c结构域（MCD）融合的酶（FGM），并在预定位点引入非天然氨基酸丙炔基赖氨酸（PrK），通过铜(I)催化的叠氮...
过氧亚硝酸盐（peroxynitrite, ONOO−）是一种活性氮物种，在信号转导、应激反应及多种人类疾病中发挥关键作用。为理解其病理生理功能，需要选择性、灵敏且无创的检测工具。本文报道了 pnGFP-Ultra，一种高性能、反应型、基因可编码荧光生物传感器，用于活细胞中过氧亚硝酸盐的成像。该传感器以 p-硼苯丙氨酸（pBoF）修...
环境敏感荧光染料可用于研究活细胞中蛋白活性的时空动态；当连接至蛋白时，其荧光可反映蛋白构象变化、翻译后修饰或蛋白相互作用。然而，此类染料–蛋白偶联物难以载入细胞，通常需电穿孔、显微注射或膜转导肽，这些方法会扰动细胞生理、限制通量或产生荧光囊泡。本文通过改造已验证的环境敏感生物传感器荧光团，使其能够穿过细胞膜而不染色细胞内区室，并可通...
能在溶液中检测目标分子的 Q-body 可作为一种简便的分子检测工具。Q-body 中荧光染料的位置会影响灵敏度，因此必须优化。本研究利用体内位点特异性非天然氨基酸掺入系统，开发了可识别人类免疫缺陷病毒（HIV）基因产物 Nef 蛋白的 Nef Q-body，并将荧光染料分子置于抗体的不同位置。具体而言，通过琥珀密码子将 3-叠氮-...
本文提出一种通用的保护-脱保护策略，用于设计荧光蛋白生物传感器，并构建了一种开启型 Hg2+ 传感器。作者结合荧光蛋白工程与非天然氨基酸突变，将经典化学氧汞化反应转化为生物传感格式。不同于以往依赖 Hg2+ 与半胱氨酸巯基结合的荧光蛋白汞传感器，该传感器在 sfGFP 的 Tyr66 位点遗传编码 p-乙烯氧基-L-苯丙氨酸（ViP...
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...
本研究设计了一种基于荧光猝灭的新型分子生物传感器系统模型，用于游离生物素的检测。作者利用四碱基密码子方法，将荧光非天然氨基酸BODIPY-FL-氨基苯丙氨酸（BFLAF）位点特异性掺入链霉亲和素的Trp120位点，获得荧光突变链霉亲和素Trp120BFLAF。同时合成咔唑标记生物素作为猝灭剂，利用链霉亲和素与生物素之间的高亲和结合形...
本文报道了一种用于检测生物素的新型分子生物传感系统。作者采用四碱基密码子法，将荧光非天然氨基酸BODIPY-FL-氨基苯丙氨酸（BFLAF）位点特异性掺入链霉亲和素Trp120位点，制备Trp120BFLAF突变链霉亲和素。该突变蛋白保留足够的生物素结合活性。加入带双6-氨基己酸间隔尾的生物素类似物biotin-(AC5)2-hyd...
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...
铜离子在生物和环境体系中具有重要作用，但其失衡与多种疾病及污染相关。现有原子吸收、质谱和电化学方法复杂且常破坏样品，难以原位检测。本文通过遗传密码工程将金属螯合非天然氨基酸3,4-二羟基-L-苯丙氨酸（l-DOPA）引入绿色荧光蛋白（GFP），构建了可逆荧光铜离子生物传感器GFPdopa。l-DOPA的儿茶酚基团作为双齿配体与Cu2...