RAS/ERK 通路在多种癌症的诊断与治疗中起核心作用，ERK 活性在单细胞内高度动态，并通过 c-Myc、c-Fos、Fra-1 和 Egr-1 等效应蛋白驱动增殖、代谢等过程。本文利用活细胞 FRET 生物传感器 EKAR3.1 测量 ERK 活性，并与下游靶蛋白的循环免疫荧光（4i）多重染色联用，构建单细胞活细胞信号与固定细胞...
细胞外调节激酶（ERK）是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，参与细胞增殖、分化等过程，其 Ras-Raf-MEK-ERK 通路对小鼠着床前胚胎原始内胚层分化及胚胎干细胞（ESC）体外分化至关重要。为在活细胞水平监测未分化和分化 ESC 中的 ERK 活性，作者利用 PiggyBac 系统建立稳定表达 FRET 生物传感器 EKAREV-NLS...
FRET 可在原位探测分子结合，但多个 FRET 对同时测量常受供体与受体荧光团光谱带宽限制。本文提出利用供体荧光团的光致变色区分光谱重叠的 FRET 对，即使相关荧光团的吸收和发射光谱几乎相同。作者建立了该方法的理论框架，并通过数值模拟验证其可行性。为应用该系统，作者开发了用于 cAMP 依赖性蛋白激酶 A（PKA）的光致变色生物...
有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）通过将胞外信息转导为特定生物学反应，调控细胞生长、分化、应激适应和凋亡等多种功能。为理解这些通路的调控机制，需要在活体单细胞水平进行动态定量测量。荧光显微成像适合此类测量，但仍需更灵敏、动态范围更大的生物传感器。作者将酵母中合成的激酶活性转位传感器（SKARS）改造用于哺乳动物细胞，构建了可被人源...
通过 Gαq 信号的经典 G 蛋白偶联受体（GqPCR），如 α1-肾上腺素能受体和血管紧张素受体（α1-AR、AT-R），传统上被认为介导心力衰竭中的病理性重构，包括心肌细胞死亡。然而，作者此前发现 α1-AR 具有心脏保护作用，并鉴定出成年心肌细胞中 α1A 亚型-ERK 存活信号通路。近期研究还显示，α1-AR 定位于细胞核并...
在脊椎动物发育过程中，细胞外信号调节激酶（ERK）可被成纤维细胞生长因子（FGF）等生长因子激活，并参与眼、脑、体节、肢体和内耳等组织器官的形成。然而，目前缺乏能够在整个脊椎动物胚胎体内实时监测 ERK 活性动态的实验系统。本研究构建了稳定且泛表达 FRET 型 ERK 生物传感器的转基因斑马鱼品系 Tg[ef1α:ERK bios...
细胞外调节激酶（ERK）在胸腺 T 细胞发育中发挥关键作用，但 ERK 活性动态及其对胸腺细胞运动性的调控仍因技术限制而不清楚。为在胸腺细胞中实时可视化 ERK 活性，作者构建了从 ROSA26 位点表达基于 Förster/荧光共振能量转移（FRET）的 ERK 生物传感器 EKAREV 的敲入报告小鼠。对报告小鼠来源胸腺细胞的活...
肾单位祖细胞（nephron progenitors, NPs）的体内微环境及其基本细胞特性仍不清楚。本研究利用表达 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的转基因小鼠，对胚胎肾中 ERK 活性进行活体成像，发现 NPs 中 MAPK/ERK 通路呈动态激活模式，而正在分化的肾单位前体细胞则表现为持续性激活。遗传学实验表...
组织学长期依赖苏木精-伊红（H&E）染色，但活体多光子成像尚未充分利用，因为缺乏合适的形态标记。本文报道一种遗传编码荧光形态标记 NuCyM（Nucleus, Cytosol, and Membrane），旨在活体内重现 H&E 染色模式。作者利用 ROSA26 细菌人工染色体（BAC）构建普遍表达 NuCyM 的转基因小鼠。NuC...
肠上皮细胞构成保护机体免受病原体和膳食物质侵害的物理屏障，因此其损伤必须迅速修复。多项体内和体外研究表明细胞外信号调节激酶（Erk）参与再生过程，但 Erk 活性与组织形态相关的空间调控尚未充分阐明。本研究利用双光子显微镜和携带 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的小鼠，在活体小鼠回肠上皮细胞中实时监测 Erk 活性...
激酶转位报告蛋白（KTR）是一类遗传编码的荧光活性传感器，可将激酶活性转化为核质穿梭平衡，用于观察单细胞信号动态。本研究将第一代细胞外信号调节激酶（ERK）KTR改造为便于在秀丽隐杆线虫体内使用的ERK-nKTR。该传感器通过分析单个细胞核即可对ERK活性进行定性和定量评估，并能在多种细胞背景下忠实报告发育和神经功能中的ERK活性。...
髓系来源抑制细胞（MDSC）可引起副肿瘤性类白血病反应并促进肿瘤转移，但MDSC与肿瘤细胞在活体组织中的相互作用尚未被充分可视化。为此，作者建立了用于观察小鼠肺内转移肿瘤细胞的活体成像方案。为可视化MDSC激活，将表达ERK FRET生物传感器的转基因小鼠骨髓细胞移植入宿主小鼠。在双光子激发显微镜下，发现足垫接种4T1乳腺癌细胞的小...
细胞外调节激酶（ERK）是传递 Ras 和 BRaf 等癌基因生长信号至下游效应蛋白的枢纽蛋白。然而，表达活性 Ras 和 BRaf 的癌组织中 ERK 活性是否升高存在矛盾。我们推测细胞密度可能是原因。为此，构建了表达活性 HRas、NRas、KRas 或 BRaf，并携带基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理的 ER...
在 PC-12 细胞中，表皮生长因子（EGF）或神经生长因子（NGF）诱导的 ERK MAP 激酶（MAPK）激活动力学呈瞬时或持续模式，分别驱动增殖或分化，因此 ERK 激活持续时间被认为决定细胞命运。作者利用 FRET 生物传感器 EKAR2G 在单活细胞中测量 ERK 激活动力学，发现持续施加 EGF 或 NGF 时，群体中不...
人表皮生长因子受体2/Neu（HER2/Neu）在约30%的乳腺癌中过表达，主要通过Ras–Raf–MEK–ERK通路传递生长信号，但乳腺癌组织中ERK活性高低与预后关系仍有争议。为阐明ERK活性在乳腺癌进展中的作用，作者将MMTV-Neu转基因小鼠与表达ERK荧光共振能量转移（FRET）生物传感器EKAREV的转基因小鼠杂交，利用...
在生物传感器中，遗传编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器被广泛用于在活细胞或组织中定位并测量酶活性。激酶活性尤其重要，因为其时空调控对理解细胞命运决定至关重要；ERK 是信号转导通路中的关键节点，可引导细胞进入不同生理过程。为在体内分析激酶并检测其活性的细微变化，需要更好的工具。本文报道了对先前 ERK 活性报告分子 EKA...
细胞外调节激酶ERK在细胞生长信号级联中起核心作用。本文利用基于荧光共振能量转移（FRET）的ERK生物传感器EKAREV，在活细胞中长时间监测ERK活性，发现ERK活性以随机脉冲形式自发出现，并可在邻近细胞间传播。在正常大鼠肾上皮细胞NRK-52E中，ERK脉冲频率随细胞密度呈钟形变化，在中等密度时最高，而脉冲幅度基本不变；脉冲频...
在活细胞中研究蛋白激活对于理解蛋白如何受上游调控因子影响至关重要。本文报道了一种适用于细胞内应用的基于 DARPin 结合支架的生物传感器。作者结合文库筛选与知识导向设计，将特异性识别磷酸化 ERK 的 DARPin 与溶剂变色 merocyanine 染料偶联，构建了 ERK 活性生物传感器；该染料在结合磷酸化 ERK（pERK）...
Ras/Raf/MEK/ERK 是保守信号通路，ERK1/2 是垂体功能受多种胞外信号调控的整合点。作者此前发现 GTP 酶 Ras 和 Rap1 在 EGF 或 cAMP 依赖性神经肽 VIP 调控 ERK1/2 依赖的催乳素转录中起关键作用。本研究在垂体 GH4C1 细胞系中使用基于 FRET 的 ERK 活性生物传感器 EKA...