乙酰胆碱酯酶（AChE）是中枢神经系统中负责快速水解神经递质乙酰胆碱（ACh）的关键酶，其异常活性与有机磷农药中毒、阿尔茨海默病和重症肌无力等密切相关。现有 AChE 抑制剂检测方法存在生物相容性低、通量低、操作复杂和成本高等局限。本研究利用遗传编码的 ACh 荧光传感器 GACh3.0，构建稳定共表达 ACh 探针与人源 AChE...
基因编码死亡指示器（GEDI）是一种比率型双荧光生物传感器，可通过钙离子内流实时检测细胞死亡。GEDI 最初用于神经退行性疾病模型，现可应用于癌细胞，以单细胞分辨率量化治疗诱导的死亡。本方案详述如何构建稳定表达 GEDI 的癌细胞系，利用辐射或化疗药物经验性确定应激诱导的 GEDI 阈值，并通过时间分辨成像与图像分析追踪细胞命运。该...
塑料垃圾持续威胁生态系统和人类健康。尽管塑料降解酶性能提升，但缺乏高通量筛选（HTS）工具限制酶工程应用。本研究开发基于 BmoR 的荧光全细胞生物传感器，检测聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）降解产物乙二醇（EG），用于 PET 降解酶定向进化。通过荧光激活细胞分选（FACS）辅助转录因子工程，定制 EG 响应型 BmoR 突变体，提...
化石燃料消耗加剧资源枯竭与环境污染，异戊醇、异丁醇等支链高级醇因性质接近汽油而成为下一代生物燃料候选。微生物发酵可提供绿色、可持续、可再生的替代路线，但异戊醇发酵产率尚未达到工业规模。本研究利用可诱导碱基编辑工具 Helicase-AID 构建基因组尺度连续扰动库，并结合异戊醇生物传感器进行高通量筛选，获得五个高产突变体。突变体均表...
MsrB1 是硫依赖酶，可还原蛋白甲硫氨酸-R-亚砜并调节巨噬细胞炎症反应，是潜在炎症治疗靶点。为鉴定 MsrB1 抑制剂，作者构建了由 MsrB1、环状置换荧光蛋白和硫氧还蛋白1 组成的单链氧化还原蛋白荧光生物传感器 RIYsense。该传感器通过比率荧光增强高效测量蛋白甲硫氨酸亚砜还原，并用于 6868 个化合物的高通量筛选。1...
锥虫目寄生虫（包括布氏锥虫）在热带和亚热带地区造成重大健康负担，但其代谢机制仍不清楚。为发现抑制锥虫目酶类的化学探针，作者建立了一种基于流式细胞术的高通量多重筛选方法，可在活体布氏锥虫血淋巴型中同时测量多种与糖酵解相关的代谢物。作者将分别检测葡萄糖、ATP 或糖体 pH 的荧光生物传感器转入寄生虫：葡萄糖和 ATP 传感器为 FRE...
遗传编码回路已成功用于从大型突变库中评估和表征具有理想性状的靶标变体。腺苷钴胺素（AdoCbl）是多种胞内生理反应必需的辅酶，广泛应用于医药和食品工业。能够检测 AdoCbl 产量并筛选优良合成菌株的高通量筛选技术，对构建工业化微生物细胞工厂至关重要。本研究开发了一种 RNA–蛋白混合生物传感器：输入部分为内源 RNA 核糖开关，特...
cAMP 差异检测器原位（cADDis）是一种新型生物传感器，可连续测量活细胞中环磷酸腺苷（cAMP）水平。该传感器由环状置换荧光蛋白连接至 Epac2 铰链区构建，形成单一荧光团生物传感器，结合 cAMP 后荧光可升高或降低。传感器具有红色和绿色向上版本以及绿色向下版本，并可提供靶向不同亚细胞定位的版本。本研究采用绿色向下 cAD...
乳酸是合成聚乳酸（PLA）的重要单体，也是替代石化塑料的关键原料。为获得高滴度、高速率和高产率的乳酸生产菌株，需要高效乳酸合成途径及影响乳酸生产与耐受性的遗传靶点。本研究首先将基于 LldR 的 D-乳酸生物传感器应用于 Zymomonas mobilis，通过筛选强 GFP 荧光突变株，获得 D-乳酸产量可能增加的菌株。随后，将该...
基因编码荧光指示剂（GEFI）是一类蛋白基光遗传工具，在细胞和组织中结合特定配体时改变荧光强度，可用于监测细胞生理响应。然而，开发具有生理敏感性和药理学特异性的 GEFI 常需通过反复试错突变并在体外逐一评估其生物物理功能，蛋白巨大突变空间使开发缓慢，尤其依赖哺乳动物宿主系统时。为此，作者开发了多路复用高通量工程平台 Opto-MA...
tau蛋白异常积累是多种神经退行性疾病的关键致病因素，tau种子化可能介导其可预测扩散。分子伴侣可调节tau病理，但既往多孤立研究。本研究采用半高通量活细胞成像方法，利用稳定表达含额颞叶痴呆相关P301S突变的tau重复域并融合FRET荧光对的Tau RD P301S FRET生物传感器细胞，筛选约50个来自五大主要家族的分子伴侣对...
融合脱氨酶的T7 RNA聚合酶（T7RNAP）为体内靶标特异性酶进化提供了同时完成DNA修饰与筛选的工具。本研究通过调节T7RNAP与T7启动子之间的结合效率，建立了名为dT7-Muta的新平台，用于基因诱变。概念验证中，利用dT7-Muta改变sfGFP的荧光分布，并通过流式细胞术筛选突变体。作为功能验证，作者对来自土曲霉（Asp...
I型模块化聚酮合酶（PKS）是像装配线一样工作的多结构域酶。过去三十年，人们尝试替换、删除和插入新功能结构域以产生新分子。然而，插入异源结构域常使 PKS 不稳定，导致活性丧失和蛋白错误折叠。为解决该挑战，本文开发了一种基于荧光的溶解度生物传感器，可快速识别结构破坏最小的工程 PKS 变体。利用该传感器，筛选了酰基转移酶（AT）交换...
α-突触核蛋白（aSyn）错误折叠与寡聚化是帕金森病等突触核蛋白病的关键病理事件，亟需能挽救相关细胞表型的小分子。本文在既往 aSyn 细胞荧光寿命（FLT）-Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器基础上，构建了可诱导表达的红移 mCyRFP1/mMaroon1（OFP/MFP）FRET 对 aSyn 生物传感器。该传感...
本研究利用基于荧光共振能量转移（FRET）的活细胞生物传感器，在稳健的高通量筛选（HTS）平台中鉴定能够改变心脏肌浆/内质网钙 ATP 酶（SERCA2a）结构与活性的小分子。研究主要目标是发现可改善 SERCA 功能的药物样小分子激活剂，用于心衰治疗。作者此前已建立基于人 SERCA2a 的分子内 FRET 生物传感器，并使用新型...
药物肾毒性是住院患者常见临床问题，也是新药开发中的主要限制。人多能干细胞来源的多节段肾脏类器官可补充传统细胞培养与动物实验，用于肾毒性评估。本研究评估人源多能干细胞（hPSC）来源肾脏类器官在体外药物毒性研究中的应用能力。结果显示，肾脏类器官近端小管表达肾药物转运体 OAT1、OAT3 和 OCT2，而人近端小管细胞系 HKC-8 ...
本研究利用基于荧光共振能量转移（FRET）的活细胞生物传感器，建立了稳健的高通量筛选（HTS）平台，用于发现能够改变心脏肌浆/内质网钙 ATP 酶（SERCA2a）结构与活性的小分子化合物。研究目标是筛选可改善 SERCA 功能、用于治疗心力衰竭的药物样小分子激活剂。作者此前已证明，基于人源 SERCA2a 的分子内 FRET 生物...
随着代谢途径和合成生物学工具快速发展，微生物生物制造中如何最优重连代谢通量并加速高通量表型筛选仍是挑战。本文建立了生物传感器辅助可滴定 CRISPRi 高通量（BATCH）筛选方法，将可滴定错配 CRISPR 干扰与生物传感器介导的高产表型筛选结合，用于大肠杆菌。作者首先开发可编程错配 CRISPRi，通过单管 sgRNA 池（每个...
Rho家族GTP酶是细胞骨架动态的核心调控因子，其活性受鸟苷酸交换因子（RhoGEF）和GTP酶激活蛋白（RhoGAP）调控。本方案提供一套稳健、可高通量筛选的活细胞荧光共振能量转移（FRET）生物传感器检测流程，用于在天然细胞环境中分析RHOA、RAC1和CDC42等GTP酶活性变化。该传感器为遗传编码单链报告蛋白，包含循环置换m...
心力衰竭和心律失常的关键治疗靶点是肌浆网（SR）ryanodine受体2（RyR2）钙释放通道的病理性钙泄漏。作者此前通过监测RyR2与钙调蛋白（CaM）或生物传感器肽DPc10的结合，检测成人心肌细胞中病理性泄漏RyR2。本研究检验这些互补结合测量能否作为高通量筛选（HTS）方法，发现靶向泄漏RyR2的小分子。利用FRET，在模拟...