蛋白酶是多种生理过程的关键信号分子，其失调与多种疾病进展相关，因此需要在复杂生物样品中快速、灵敏地检测蛋白酶活性。纤溶酶活性反映血液纤溶状态，其异常可提示出血等病理事件。生物发光共振能量转移（BRET）是检测蛋白酶活性的灵敏方法，但常用蓝移 BRET2 系统（Rluc2 与 GFP2）在人血浆中受血红蛋白光吸收和散射影响。为此，作者...
荧光素酶报告基因广泛应用于从体外高通量筛选到活体成像的多种场景，但发光强度测量易受发光衰减和报告基因表达水平差异影响，导致定量不稳定。基于生物发光共振能量转移（BRET）的传感器兼具荧光素酶报告基因的优点，并因固有的比率读出克服上述问题。本研究构建了新型比率 BRET ATP 传感器 ARSeNL（ATP detection wit...
溶液相与细胞内生物传感显著增强了对生物学与病理学基础分子过程的理解。光学方法因探针和仪器成本低而受青睐；色谱方法虽有帮助，但荧光生物传感可进一步提高灵敏度，并在复杂介质中更有效。基于共振能量转移（RET）的传感器利用荧光、生物发光或化学发光（分别为FRET、BRET、CRET）作为能量供体，在分子或环境变化时引起发射光谱、寿命或强度...
配体偏倚信号可能对药物发现项目产生重要影响。因此，许多筛选方法现在针对单个 G 蛋白偶联受体（GPCR）下游更大范围的信号响应。基于生物传感器的平台已被开发用于捕获信号特征。尽管可以利用这些信号特征，但它们仍可能具有特定细胞类型特异性，因此此类平台可能无法在不同细胞间移植，需要进一步开发细胞特异性生物传感器。我们开发了一种互补策略，...
磷脂酰肌醇（phosphoinositides, PPIn）在多种细胞器中含量低、代谢周转快，且可随外界刺激快速变化，传统同位素标记、质谱、荧光标记脂质和抗体方法在亚细胞分辨、异构体区分或活细胞动态监测方面存在局限。本文建立一种基于生物发光共振能量转移（BRET）的非特异性磷脂酰肌醇脂质传感器体系。该体系将磷脂酰肌醇识别蛋白结构域（...
荧光报告基因和生物传感器已成为生物与生物医学研究的重要工具，但荧光测量需要外部激发光，限制了其在厚组织和活体动物中的应用。生物发光报告基因和生物传感器利用酶催化的放热生化反应产生激发态发射体，无需外部激发，可在暗背景上获得高灵敏度，并减少光毒性和自发荧光干扰。本综述首先介绍生物发光报告基因的发展，包括荧光素酶-荧光素体系、底物类似物...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器已被用于研究生物通路。本研究首次在活 HEK293 细胞和类固醇生成 MLTC-1 细胞中验证了一种新传感器，用于研究 PDE5 抑制剂对 hCG/LH 诱导类固醇生成通路的作用。该传感器利用供体（D）——可与融合于 PDE5 催化域的四半胱氨酸基序共价结合的类荧光素双砷探针...
G蛋白偶联受体（GPCR）药物发现正处于关键节点。传统筛选多依赖人胚肾293（HEK293）等异源细胞模型，但这类模型难以充分反映目标细胞、组织和整体动物中的生理与病理背景。当前研究正逐步转向更具相关性的细胞、组织切片和整体动物平台，并发展可在单细胞水平解析信号事件的分析方法。光学生物传感器能够实时追踪受体激活、G蛋白偶联、β-ar...
复杂介质中单个糖的准确定量通常依赖HPLC分离，而乳糖酶处理乳品中痕量乳糖的测定尤为困难，因为需在约140 mM葡萄糖和半乳糖存在下检测痕量乳糖。现有偶联酶生物传感器灵敏度低、生化步骤复杂且耗时。本文提出基于直接分子识别的光子转换策略，筛选出对乳糖高度特异的产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）BgaR转录调...
G蛋白偶联受体（GPCRs）是调控细胞功能的关键信号蛋白。本研究显示，mini G（mG）蛋白是稳健探针，可用于多种检测格式报告活细胞中GPCR活性。mG蛋白是工程化Gα亚基GTPase结构域，最初用于活性GPCR结构研究。共聚焦成像显示，融合荧光蛋白的mG蛋白弥散分布于胞质，并在细胞表面和细胞内细胞器的受体激活位点转位。与荧光蛋白...
细菌定植复杂环境受胞内第二信使环二鸟苷酸（c-di-GMP）调控，其水平影响运动性和生物膜形成。现有荧光 c-di-GMP 生物传感器需外部激发，难以用于深组织、高自荧光或光敏样品，且遗传编码限制临床分离株和环境样品分析。本文报道首批用于检测 c-di-GMP 的化学发光生物传感器。该设计将分裂荧光素酶互补（CSL）与生物发光共振能...
大麻素受体与其他G蛋白偶联受体（GPCR）一样，可通过多条相关信号通路传递信号。近年来，遗传编码、可转染的cAMP生物传感器使监测GPCR介导的cAMP信号显著简化。转染这些传感器的细胞系可被连续监测，从而以前所未有的细节分析受体介导的信号过程。本文描述一种可转染生物传感器方案，该传感器通过生物发光共振能量转移（BRET）报告细胞内...
生物发光共振能量转移（BRET）是一种用于分析蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）的技术。其独特之处在于共振能量由荧光素酶供体产生：海肾荧光素酶（Renilla luciferase）催化底物海肾素（coelenterazine）发生氧化脱羧，从而激发荧光受体，避免了荧光共振能量转移（FRET）中常见的自发荧光、光漂白和光散射等问题。...
游离脂肪酸（FFA）家族G蛋白偶联受体（GPCR）因在代谢和炎症中的调控作用而成为潜在药物靶点，但其药理学复杂，研究困难。近年来，能够在活细胞中实时评估生物功能的生物传感器技术显著增强了GPCR药理学与功能研究能力。这些技术包括遗传编码传感器，其通过生物发光或荧光蛋白在刺激下改变发光强度或发射波长来报告受体结合、构象变化、G蛋白激活...
光学传感器是活细胞研究的重要工具，可实时追踪脂质、离子和酶等关键细胞组分的定位、浓度变化或活性。现有探针大多基于荧光，在高端显微镜支持下可提供高空间与时间精度，但要求事件时间尺度与传感器响应时间匹配。过去20年发展出的许多传感器为遗传编码型，其设计多样，应用从简单到复杂。遗传编码传感器在荧光蛋白被发现、其光学性质被工程化改进以及通过...
腺苷三磷酸（ATP）水平可反映细胞基本健康状况，但活细胞内ATP的精确测量仍缺乏合适方法。本文开发了一种新型BRET（生物发光共振能量转移）ATP生物传感器BTeam。BTeam由黄色荧光蛋白mVenus、枯草芽孢杆菌FoF1-ATP合酶ε亚基的ATP结合域以及不消耗ATP的荧光素酶NLuc组成。加入NLuc底物furimazine...
眼部新生血管疾病如年龄相关性黄斑变性、糖尿病视网膜病变、早产儿视网膜病变和视网膜静脉阻塞，均由缺氧诱导的血管内皮生长因子（VEGF）上调引起。由于眼内采样具有侵入性，目前眼内 VEGF 浓度与病理程度及抗 VEGF 疗效之间的关联仍有限，因此需要微创、可重复的 VEGF 定量方法。本文报道了三种基于增强生物发光共振能量转移（eBRE...
肿瘤抑制蛋白PTEN磷酸酶通过去磷酸化磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸，负调控PI3K/AKT通路，从而抑制细胞增殖、存活和迁移。PTEN功能异常与多种癌症相关，除基因突变外，其构象、定位、活性和稳定性等翻译后调控改变也可导致功能抑制。本文介绍一种基于分子内生物发光共振能量转移（BRET）的遗传编码生物传感器，用于在活细胞中快速监测...
代谢型γ-氨基丁酸B受体（GABAB）细胞表面稳定性调控机制仍不清楚。与许多G蛋白偶联受体不同，GABAB不经历激动剂促进的内吞，而是组成性内吞并快速下调。作者以GABAB(1b)第二胞内环为诱饵进行酵母双杂交筛选，鉴定出泛素特异性蛋白酶14（USP14）与其相互作用。利用生物发光共振能量转移（BRET）泛素化探针，在活细胞中检测到...
细胞内 3′-5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是众多信号转导通路（包括 G 蛋白偶联受体触发通路）下游的主要第二信使之一。数十年来，cAMP 生化检测在基础研究和药物发现中发挥了重要作用，为细胞生理学和制药工业提供了依据。然而，尽管成绩显著，大多数传统 cAMP 检测工具存在共同根本缺陷：测量前必须破坏样品以释放 cAMP。这一瓶颈...