心肌肌球蛋白结合蛋白C（cMyBP-C）是肌节粗丝相关蛋白，也是治疗心衰收缩功能障碍的潜在靶点。通过小分子药物结合模拟磷酸化cMyBP-C的结构动态，可调节其构象状态并改善收缩功能。本研究开发了一种人源cMyBP-C生物传感器，用于检测磷酸化和突变引起的分子内结构变化。作者利用定点突变和时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET），在...
在信号转导蛋白中，内在无序区常作为调控元件，对环境变化、配体结合和翻译后修饰敏感。无序区所采样的构象空间可受环境刺激影响，并通过效应结构域触发下游过程。这类调控元件的无序性使其能够整合信号并产生分级响应，但也阻碍了基于固定三维结构的传统药物筛选方法。作者设计了一种可遗传编码的生物传感器，用于检测 c-Src 激酶 N 端调控元件（S...
支链氨基酸（BCAA）代谢具有多种生理功能，并可被用于生产高价值化学品。然而，目前缺乏特异性针对 BCAA 衍生产物的真核生物传感器，限制了用于菌株工程与代谢研究的高通量筛选的发展。本研究利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）转录调控因子 Leu3p 开发了一种遗传编码的 BCAA 代谢生物传感器。在一种构...
ryanodine receptor (RyR) 是肌浆网 Ca2+ 释放通道，其 N 端区域 (NTR) 调控兴奋-收缩耦联中的 Ca2+ 释放，并富含与骨骼肌 RyR1 和心肌 RyR2 肌病相关的突变。本研究在小鼠 RyR2 NTR 的 A、B、C 结构域引入 FRET 供体-受体对，构建 AC-NTR 和 BC-NTR 两种...
苯丙酮尿症（PKU）患者因苯丙氨酸羟化酶（PAH）缺陷导致苯丙氨酸（Phe）在体内蓄积，可引发严重神经损伤。作为口服活菌治疗策略，大肠杆菌 Nissle（EcN）工程菌株 SYNB1618 表达苯丙氨酸氨裂解酶（PAL），在胃肠道内将 Phe 脱氨转化为非毒性反式肉桂酸（TCA）。本研究通过优化全细胞 PAL 活性，构建了更强的 E...
传统细胞迁移检测通常依赖活细胞延时成像以追踪迁移路径，因而需要复杂的显微与培养硬件，且数据通量较低。本文开发了一种名为“按足迹追踪细胞”（TCF）的检测方法，其核心是一种机械-光学生物传感器。该传感器在感知局部细胞黏附力时发生不可逆荧光激活，使细胞在涂覆传感器的玻璃或弹性基底上迁移时留下荧光足迹。基于静态荧光图像，无需延时成像即可提...
RNA分子因可折叠成复杂结构，适合作为细胞内传感器识别环境波动并通过调控相应基因作出响应。本研究建立了一种基于生物传感器的高通量筛选平台，用于从大量候选菌株中筛选色氨酸（Trp）高产菌株。该平台由色氨酸特异性适配体/核糖开关生物传感器与荧光激活液滴分选（FADS）技术组成：当细胞内Trp浓度升高时，适配体结构变化暴露核糖体结合位点，...
登革病毒（DENV）由蚊虫传播，可致登革热、登革出血热和登革休克综合征，但目前尚无获批抗病毒药物。解旋酶是DENV复制中解开双链病毒RNA的关键酶，其抑制剂可作为直接抗病毒药物。本文报道了一种基于氧化石墨烯（GO）的RNA解旋酶检测平台RheGO，利用GO对核酸碱基和荧光染料的强吸附与荧光淬灭特性，实现RNA底物特异性解旋酶活性的荧...
目前尚无获批的登革病毒（DENV）治疗药物，而理解 DENV 在宿主细胞中的感染与复制过程对开发特异性抗病毒疗法至关重要。本研究开发了一种基于氧化石墨烯的荧光纳米传感系统 GOViRA，用于在活细胞中敏感、定量、实时监测胞内病毒 RNA 水平。该系统由荧光染料标记的肽核酸（PNA）探针和葡聚糖包覆还原氧化石墨烯纳米胶体（DRGON）...
淋巴脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）等沙粒病毒编码的Z蛋白是病毒生命周期中的关键结构蛋白，其自组装特性驱动病毒出芽和颗粒产生，并参与抑制I型干扰素产生，因此Z蛋白及其组装形式是拉沙热等沙粒病毒出血热的潜在药物靶点。本研究开发了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的生物传感器Zabton，用于检测LCMV Z蛋白组装。该传感器由...
随着 SARS-CoV-2 疫情持续，疫苗研发滞后使快速开发或重定位治疗药物尤为关键。蛋白类生物传感器可利用常规分子生物学设备完成筛选，避免昂贵化学探针。作者构建了针对 SARS-CoV-2 3C样半胱氨酸蛋白酶（3CLpro）的 FRET 生物传感器，由增强型青色荧光蛋白 eCFP 与黄色荧光蛋白 Venus 通过含 3CLpro...
本文提出将机理模型与机器学习模型相结合，用于实现从基因型到表型的准确预测，并指导代谢工程。作者首先利用基因组规模代谢模型筛选影响色氨酸生产的关键基因靶点，结合转录组数据挖掘选择30个表达水平多样的启动子，构建由5个基因和6种启动子组合组成的7776个组合设计文库。随后开发基于大肠杆菌TrpR-GAL4激活域融合蛋白的酵母色氨酸荧光生...
CDK5/p25 激酶在神经元功能中起重要作用，并在胶质母细胞瘤及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中过度激活，因此是重要药物靶点。自 Roscovitine 等 ATP 竞争性抑制剂和靶向 CDK5/p25 界面的肽类抑制剂问世以来，其作用机制和理化性质仍存在局限，亟需替代策略。目前成功的变构激酶抑制剂较少，且高通量筛选困难。...
独脚金内酯（strigolactones, SLs）是植物激素和根际信号分子，在植物发育、菌根真菌共生及植物寄生中发挥关键作用。目前，敏感、特异且高通量的 SL 检测方法有限。本文基于 Petunia hybrida 的 SL 受体 DAD2 和 Striga hermonthica 的 HTL7，开发了遗传编码荧光 SL 生物传感...
G蛋白偶联受体（GPCR）受激素或神经递质刺激后，常引起胞浆环磷酸腺苷（cAMP）和钙离子（Ca2+）浓度改变，从而触发细胞反应。本文描述一种基于微孔板读板机的荧光共振能量转移（FRET）检测方法，利用基因编码生物传感器 H188 和 YC3.60，在单层或悬浮活细胞中实时监测 GPCR 激动剂处理后 cAMP 或 Ca2+ 浓度变...
针对登革病毒（DV）感染缺乏直接抗病毒药物，作者开发了一种基于RNA的石墨烯荧光纳米传感器系统（RNA nano-graphene oxide system, RANGO），用于定量分析RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）活性。该系统由重组DV2 NS5 RdRp、Cy5标记的单链RNA模板和纳米氧化石墨烯（NGO）组成；NGO可选...
本研究构建了一种拼接式荧光生物传感器，并结合双波长荧光寿命（FLT）检测，用于在活细胞中进行高通量筛选（HTS），以发现潜在的心力衰竭治疗药物。心力衰竭与肌浆网钙泵SERCA2a活性不足相关，常因受磷蛋白PLB对其过度抑制所致。作者旨在发现能够破坏PLB与SERCA2a抑制性相互作用、从而恢复SERCA2a活性的小分子。为此，将GF...
Y-box结合蛋白1（YB1）是公认的肿瘤转移标志物，其高表达和核定位与多种肿瘤的侵袭性、药物耐药及患者不良预后相关。在细胞核内，YB1与DNA糖基化酶人内切酶III（hNTH1）相互作用并调节其活性。本研究利用Förster共振能量转移（FRET）和AlphaLISA技术进一步表征hNTH1与YB1的相互作用，并确定形成复合物所需...
荧光寿命成像显微镜（FLIM）是测量两个荧光蛋白间 Förster 共振能量转移（FRET）的稳健工具，尤其适用于遗传编码 FRET 生物传感器，可高时空分辨率监测激酶活性等生物过程。为面向高通量筛选，作者构建了基于时间门控的 fastFLIM 显微镜，其成像与荧光寿命量化速度高于时间相关单光子计数（TCSPC），并进一步开发 96...
肿瘤坏死因子受体1（TNFR1）是调控炎症通路的关键跨膜受体。抑制TNFR1可用于类风湿关节炎等自身免疫病，而增强其激活对HIV、神经退行性疾病等需要免疫信号增强的疾病具有重要意义。本研究利用已建立的TNFR1荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，并结合荧光寿命检测技术，构建高通量筛选平台，从LOPAC化合物库中鉴定出一种新型小分...