Optimization of FRET imaging in Arabidopsis protoplasts.
近年来，基于荧光的生物传感器技术使农杆菌介导植物转化体系中的 Förster 共振能量转移（FRET）成像更加精确和准确。然而，FRET 成像在植物组织中的应用仍面临重大挑战，尤其是转基因材料制备耗时长以及组织自荧光带来的干扰。相比之下，基于原生质体的 FRET 成像为功能筛选与分析提供了快速、高效的平台，是植物研究的重要工具。尽管...
A junctional cAMP compartment regulates rapid Ca
心房肌细胞中，轴向管与肌浆网连接控制启动心房收缩的快速钙诱导钙释放。此前研究发现，连接处ryanodine受体2（RyR2）在基础状态下磷酸化持续升高，而非连接RyR2簇仅在β肾上腺素能刺激后急性磷酸化。本研究假设心房肌细胞轴向管连接区基础3′,5′-环腺苷酸（cAMP）合成持续增强。共聚焦免疫荧光显示，结合肌浆网RyR2的junc...
Visualising and understanding cGMP signals in the cardiovascular system.
环磷酸鸟苷（cGMP）是人体内重要的信号分子。荧光 cGMP 生物传感器已成为在单细胞水平灵敏分析 cGMP 通路的重要工具。本文首先概述 cGMP 在生理、病理及药物治疗中的多重作用，随后总结 cGMP 实时成像对理解内源性 cGMP 信号和药物作用提供的新认识，重点聚焦心血管系统。cGMP 生物传感器的应用带来若干概念性进展，例...
ERK Activity Imaging During Migration of Living Cells In Vitro and In Vivo.
细胞外调节激酶（ERK）是EGFR-RAS-RAF信号通路的关键下游效应分子，其活性与细胞生长、增殖和迁移密切相关。基于荧光蛋白的生物传感器使研究者能够在活细胞中实时测量ERK活性，既包括生长因子刺激后的激活，也包括无刺激状态下的自发动态。长期成像意外发现，上皮片层或囊泡中ERK呈振荡性激活。表达ERK生物传感器的转基因小鼠研究进一...
High Rac1 activity is functionally translated into cytosolic structures with unique nanoscale cytoskeletal architecture.
Rac1激活是调控极性细胞迁移信号通路的核心，但此前难以在分子水平直接解析Rac1激活引发的结构变化。本文建立了一种多尺度成像工作流，将基于FRET的Rac1生物传感器活细胞成像与电子冷冻断层扫描（cryo-ET）相结合，在真核细胞拥挤环境中识别出一种独特的、信号依赖的柔性肌动蛋白纳米结构。在Rac1高活性区域，从腹侧膜向上约60 ...
The high efficacy of muscarinic M4 receptor in D1 medium spiny neurons reverses striatal hyperdopaminergia.
多巴胺与乙酰胆碱的拮抗作用在基底神经节生理中很重要，但纹状体含 D1 与 D2 两类中型多棘神经元（MSN），难以在天然环境中定量分析二者相互作用。本研究利用活体背内侧纹状体脑片中的生物传感器成像，在单个 MSN 水平监测细胞内 cAMP。结果显示，毒蕈碱激动剂 oxotremorine 选择性降低表达 D1 受体的 MSN 亚群中...
Switch-like PKA responses in the nucleus of striatal neurons.
虽然已知细胞核中的蛋白激酶A（PKA）调控基因表达，但核内PKA信号的特异性仍不清楚。本研究结合计算建模与小鼠脑片中PKA依赖性磷酸化的活细胞成像，探讨短暂多巴胺信号如何转化为皮层锥体神经元和纹状体中棘神经元中的核内PKA活性。作者观察到，纹状体神经元的核内PKA信号具有超敏感响应，伴随快速的全或无反应，这与通常认为的催化亚基在核内...
Time-lapse observation of stepwise regression of Erk activity in zebrafish presomitic mesoderm.
在体节形成过程中，时钟基因在后部前体节间中胚层（PSM）内振荡，其时间信息与后移的FGF梯度耦合，从而在PSM内形成预定体节。我们此前通过收集染色斑马鱼胚胎研究FGF信号下游的Erk活性，发现PSM中形成陡峭的Erk活性梯度，且Erk活性边界以阶梯状规则移动。然而，这些结论来自静态分析，需要更高时空分辨率的方法加以确认。本研究利用基...
Live imaging molecular changes in junctional tension upon VE-cadherin in zebrafish.
力在血管发育、稳态和疾病中发挥多种作用。位于内皮细胞-细胞连接的血管内皮（VE）-钙黏蛋白将相邻细胞的收缩性肌动球蛋白细胞骨架连接起来，充当张力转导分子。为探索活体斑马鱼中 VE-cadherin 跨分子张力变化，作者将最初在体外建立的光学生物传感器方法改造为适用于斑马鱼血管系统的工具。作者验证了 VE-cadherin 张力传感器...
Role of PKA signaling in D2 receptor-expressing neurons in the core of the nucleus accumbens in aversive learning.
伏隔核（NAc）是厌恶学习的关键神经基质，包含直接通路中型棘状神经元（dMSNs）和间接通路中型棘状神经元（iMSNs）。dMSNs 主要表达多巴胺 D1 受体，iMSNs 主要表达 D2 受体，并分别通过 Gs 和 Gi 耦联的 cAMP 依赖性蛋白激酶 A（PKA）信号级联被正向或负向调控。本研究探讨细胞类型特异性 PKA 信号...
Traumatic Brain Injury Increases Cortical Glutamate Network Activity by Compromising GABAergic Control.
创伤性脑损伤（TBI）是药物难治性癫痫的重要危险因素，但脑损伤如何导致癫痫样网络活动的机制尚不清楚。本研究以受控皮层撞击（CCI）作为 TBI 模型，检测损伤后皮层兴奋性和谷氨酸能信号的变化。在 CCI 后 2–4 周的急性脑片中，作者使用基于 FRET 的谷氨酸生物传感器光学成像皮层谷氨酸信号，同时记录皮层场电位。皮层电刺激在 C...
Gabapentin attenuates hyperexcitability in the freeze-lesion model of developmental cortical malformation.
发育性皮层畸形与高发病率药物难治性癫痫相关，但其致痫机制尚不清楚。在啮齿类动物中，新生冷冻损伤（FL）可模拟皮层畸形，并导致体外皮层高兴奋性。本研究考察临床抗惊厥/镇痛药加巴喷丁（gabapentin, GBP）预防 FL 诱导的体外和体内高兴奋性的治疗潜力。GBP 可阻断血栓反应蛋白（TSP）与钙通道辅助亚基 α2δ-1 的相互作...
Transgenic mice for real-time visualization of cGMP in intact adult cardiomyocytes.
3',5'-环磷酸鸟苷（cGMP）是调节心肌收缩力并保护心脏免于病理性肥厚的重要第二信使，但成体心肌细胞中 cGMP 浓度低且区室化，缺乏实时成像手段。本研究构建心肌细胞特异性表达高敏胞质 FRET 型 cGMP 生物传感器 red cGES-DE5 的转基因小鼠，并首次在完整成年小鼠心室肌细胞中完成 cGMP 的 FRET 测量。...
Glutamate biosensor imaging reveals dysregulation of glutamatergic pathways in a model of developmental cortical malformation.
皮质畸形可导致难治性癫痫，但其致痫机制尚不清楚。本研究采用高速谷氨酸生物传感器成像，分析新生儿冻伤（FL）诱导的大鼠皮质畸形中谷氨酸能信号的变化。在2–8周龄大鼠非损伤新皮层切片中，电刺激诱发的谷氨酸信号沿内外轴对称、呈单调变化，并与短暂（约50 ms）的局部场电位（LFP）相对应。相比之下，FL皮质中的谷氨酸信号持续时间延长、幅度...
Caveolae compartmentalise β2-adrenoceptor signals by curtailing cAMP production and maintaining phosphatase activity in the sarcoplasmic reticulum of the adult ventricular myocyte.
心室肌细胞中，β1-肾上腺素受体（β1-AR）激活可高效诱导正性肌力与正性舒张效应，而β2-肾上腺素受体（β2-AR）激活通常功能效应有限，这源于β2-AR来源cAMP依赖信号的区室化。本研究探讨富含胆固醇和caveolin-3（Cav-3）的小窝（caveolae）如何参与成年大鼠心室肌细胞中的区室化。选择性激活β2-AR（zin...
Mitogen-activated protein kinase p38 regulates the Wnt/cyclic GMP/Ca2+ non-canonical pathway.
非经典 Wnt/环磷酸鸟苷/钙离子/NF-AT 通路经由 G 蛋白偶联受体 Frizzled-2 发挥作用。作者在小鼠 F9 畸胎瘤胚胎细胞中扫描 Wnt5a 激活 Frizzled-2/Gβt2/PDE6 后的下游事件，发现丝裂原活化蛋白激酶 p38（MAPK p38）被强烈激活。p38 激活对 Frizzled-2 介导的 NF...