R103 and R115 Affinity Mutants of ATeam ATP Biosensors.
三磷酸腺苷（ATP）在细胞外、胞质和分泌囊泡等生理环境中可从纳摩尔变化到毫摩尔，既是能量载体、磷酸供体，也是嘌呤能信号分子。为覆盖如此宽的浓度范围，需要具有不同亲和力的基因编码传感器。本研究针对 ATeam 系列 ATP 生物传感器 ATP 结合域中的两个关键精氨酸残基 R103 和 R115 进行定点突变，系统考察电荷中和（R-t...
Intracellular ATP concentration is a key regulator of bacterial cell fate.
ATP 作为众多细胞过程的主要能量来源，也具有生物助溶剂特性。活但不可培养（VBNC）和持留菌（persister）状态是细菌应对恶劣环境的两种常见休眠表型，均与低代谢活性相关。本研究利用高灵敏度 ATP 生物传感器 QUEEN-7μ 检测单个 VBNC 和持留菌细胞内的 ATP 浓度，发现两类细胞的胞内 ATP 浓度均低于可培养且...
See the power in kidney cells with ATP biosensor.
Yamamoto 等报道了一项重要技术进展，利用基因编码的荧光共振能量转移（FRET）ATP 生物传感器，在完整活体肾脏组织中以单细胞分辨率检测细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平，包括位于肾脏表面深层的肾小管和血管段。该工作显著推进了既往活体生物传感器研究，使研究者能够机制性地探讨细胞代谢改变、肾脏疾病病理生物学以及药物治疗对不同肾细胞...
Polarized distribution of extracellular nucleotides promotes gravity-directed polarization of development in spores of
重力决定 Ceratopteris richardii 蕨类孢子的极化发育。该过程始于钙离子经孢子底部通道内流，是重力应答的必要步骤。已有证据表明胞外 ATP（eATP）可调节钙通道，因此作者提出胞外核苷酸可能参与孢子重力导向极化。动物和植物细胞中，ATP 可由机械敏感通道释放。本研究检验了重力可激活孢子极化释放 ATP、并优先沿孢...
Real-Time Visualization of Cytosolic and Mitochondrial ATP Dynamics in Response to Metabolic Stress in Cultured Cells.
三磷酸腺苷（ATP）是细胞能量货币，约90%由线粒体产生，少于10%由胞质产生。代谢变化对细胞ATP动态的实时影响仍不明确。本文报道遗传编码荧光ATP指示剂smacATPi的设计与验证，可在培养细胞中实时、同时可视化胞质和线粒体ATP。该双指示剂由先前描述的胞质和线粒体ATP指示剂组合而成。在HEK293T细胞中，糖酵解抑制剂2-脱...
Simultaneous Monitoring of the Adenosine Triphosphate Levels in the Cytoplasm and Nucleus of a Single Cell with a Single Nanowire-Based Fluorescent Biosensor.
同步监测单细胞不同位点的三磷酸腺苷（ATP）水平，对揭示 ATP 相关细胞过程与疾病机制至关重要。本文设计并制备了一种基于单硅纳米线的荧光生物传感器，用于以高空间分辨率同时监测单个细胞胞质与细胞核中的 ATP 水平。该传感器以硅纳米线（SiNWs）为一维基底，表面包覆含荧光素异硫氰酸酯（FITC）的二氧化硅层，并通过羧基硅氧烷试剂接...
A novel viral strategy for host factor recruitment: The co-opted proteasomal Rpn11 protein interaction hub in cooperation with subverted actin filaments are targeted to deliver cytosolic host factors for viral replication.
正链RNA病毒通过劫持大量宿主蛋白因子、运输囊泡和细胞器构建膜性病毒复制器官（VRO），以支持高效RNA复制。番茄丛矮病毒（TBSV）中，单一复制蛋白p33承担大部分宿主因子招募任务，但其如何快速、高效招募大量胞质宿主蛋白仍不清楚。本文表明，TBSV p33并非逐一招募每个胞质宿主因子，而是靶向胞质蛋白互作枢纽Rpn11。Rpn11...
Measuring and modeling energy and power consumption in living microbial cells with a synthetic ATP reporter.
三磷酸腺苷（ATP）是生命体的主要能量载体，其浓度和消耗通量异常与癌症、病毒感染、免疫功能障碍及微生物耐药/持留等密切相关。现有 ATP 检测多依赖裂解细胞或昂贵荧光显微镜，难以实时连续监测活菌胞内 ATP。本文构建了一种合成 ATP 报告子，将 ATP 感应型 rrnB P1 启动子与快速折叠、快速降解的 GFP-mut2 及 S...
Increasing neuronal glucose uptake attenuates brain aging and promotes life span under dietary restriction in
脑神经元在机体衰老中发挥核心作用，但神经元葡萄糖可用性对衰老的影响存在矛盾证据。本研究分析果蝇脑神经元衰老过程中的代谢变化。利用遗传编码荧光腺苷三磷酸（ATP）生物传感器 ATeam，发现老年果蝇神经元胞体中 ATP 浓度下降，并与葡萄糖含量、葡萄糖转运体及糖酵解酶表达下降以及线粒体质量降低相关。抑制糖酵解或增强葡萄糖摄取的脑神经元...
Biological insights from the direct measurement of purine release.
尽管嘌呤能信号作为化学通讯机制已被广泛接受，实时测量细胞外ATP和腺苷浓度仍具有重要意义。本综述总结了为何仍需进行此类测量、它们如何提供额外机制洞察，并概述了当前可用于在空间上定位实时测量ATP和腺苷的技术。为说明直接实时测量的影响，作者探讨了延髓和下丘脑中的CO2与营养感知。在这两个例子中，感知均涉及胶质细胞通过半通道释放ATP。...
Spatiotemporal ATP Dynamics during AKI Predict Renal Prognosis.
背景：肾小管细胞 ATP 耗竭在肾脏疾病发病机制中起核心作用，但体内 ATP 时空分布与动态难以可视化。方法：作者利用全身表达 FRET 型 ATP 生物传感器 GO-ATeam（由 ATP 合酶 ε 亚基与两种荧光蛋白组成）的 GO-ATeam2 小鼠，通过双光子显微镜在单细胞分辨率下观察热缺血再灌注和冷缺血再灌注过程中的 ATP...
Defining the ATPome reveals cross-optimization of metabolic pathways.
能量代谢紊乱是细胞功能障碍和多种疾病的重要驱动因素，但增加或维持细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平的方法仍缺乏。为绘制调控细胞ATP的基因与通路全景图谱——ATPome，作者将全基因组CRISPR干扰/激活筛选与ATP生物传感器相结合，在呼吸、糖酵解和基础三种代谢条件下系统鉴定ATP调控基因。结果显示，ATP水平可通过促进能量生成或抑制...
Measurement of ATP concentrations in mitochondria of living cells using luminescence and fluorescence approaches.
ATP是细胞能量代谢的核心代谢物，也是细胞内信号分子，其浓度变化与细胞功能、活力和命运密切相关。本文介绍两种基于遗传编码生物传感器的活细胞ATP检测方法：萤火虫荧光素酶生物发光法和ATeam FRET荧光生物传感器。前者利用线粒体靶向萤火虫荧光素酶（mtLuc）在细胞内催化荧光素（luciferin）、ATP和O2反应，生成激发态o...
Potentiometric detection of ATP based on the transmembrane proton gradient generated by ATPase reconstituted on a gold electrode.
腺苷三磷酸（ATP）是生物体关键能量载体，其存在可指示微生物污染，因此实时、原位检测 ATP 对食品安全和医疗环境具有重要意义。本文报道一种基于电位法的 ATP 生物传感器：将大肠杆菌 F1Fo-ATP 合酶/ATPase 重构于漂浮磷脂双分子层（PhBL）中，并负载于经 4-氨基硫酚自组装单分子层修饰的金电极表面。电极表面的 4-...
Overexpression of native IF1 downregulates glucose-stimulated insulin secretion by pancreatic INS-1E cells.
我们此前报道，siRNA 瞬时敲低 ATP 合酶抑制因子 1（IF1）可提高模型胰腺 β 细胞 INS-1E 的 ATP 水平并增强胰岛素分泌。本研究考察长期过表达天然 IF1 对胰腺 β 细胞生物能量代谢和胰岛素分泌的影响。我们构建了稳定过表达天然 IF1 的 INS-1E 细胞系，发现 IF1 过表达导致 ATP 水平显著下降，...
3D bimetallic Au/Pt nanoflowers decorated needle-type microelectrode for direct in situ monitoring of ATP secreted from living cells.
三磷酸腺苷（ATP）在能量代谢和细胞外嘌呤能信号中起关键作用。本文首次报道了一种由简便、高效的无模板电沉积制备的三维双金属 Au/Pt 纳米花修饰 ATP 微电极生物传感器，实现了细胞 ATP 分泌的局部检测。该 ATP 生物传感器通过共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和己糖激酶（HEX）构建，具有长期稳定性（4 ℃ 保存 14 天后仍保...
In vivo real-time ATP imaging in zebrafish hearts reveals G0s2 induces ischemic tolerance.
多数真核细胞通过氧化磷酸化系统（OXPHOS）产生三磷酸腺苷（ATP）以支持细胞活动。我们在培养细胞实验中鉴定缺氧诱导蛋白 G0/G1 转换基因 2（G0s2）为 OXPHOS 的正向调节因子，并证明 G0s2 可保护培养心肌细胞免受缺氧损伤。本研究通过构建斑马鱼 g0s2 功能缺失与功能获得模型，考察 G0s2 在体内对缺氧的保护...
Nano-lantern on paper for smartphone-based ATP detection.
基于D-荧光素/荧光素酶反应的ATP驱动生物发光已广泛用于细菌ATP检测，以评估医院、食品加工及细胞活性研究中的微生物污染。现有商品化ATP试剂盒虽可检测，但缺乏低成本、便携且灵敏度适中的用户友好型ATP生物传感器，难以满足现场快速筛查需求。本文提出一种创新冻干工艺，制备出即用型、稳定的ATP传感纸生物传感器，并可结合智能手机检测。...
QUEEN-based Spatiotemporal ATP Imaging in Budding and Fission Yeast.
酵母是研究真核细胞代谢与生物能学的优良模型。ATP 是几乎所有生物必需的核心代谢物，既是细胞能量货币，也参与信号转导和蛋白磷酸化。因此，在活酵母细胞中清晰解析 ATP 的时空动态，对理解细胞能量代谢具有重要意义。然而，现有 ATP 测量方法，包括生化分析和各类 ATP 指示剂，均难以在单细胞水平对酵母细胞内 ATP 浓度进行精细、实...
Co-opting the fermentation pathway for tombusvirus replication: Compartmentalization of cellular metabolic pathways for rapid ATP generation.
正链 RNA 病毒的复制蛋白通过劫持宿主膜与蛋白形成病毒复制区（VRC），并在此进行高强度 RNA 复制，需要大量 ATP 和代谢前体。番茄丛矮病毒（TBSV）通过招募有氧糖酵解酶在复制区内产生 ATP，但糖酵解需要补充 NAD+。本文证明 TBSV 可将丙酮酸脱羧酶 Pdc1 和乙醇脱氢酶 Adh1 等发酵酶高效招募至病毒复制区。...