基于 Förster/荧光共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器是研究细胞和组织内信号分子时空调控的通用工具。开发蛋白激酶 FRET 生物传感器最困难的任务之一是鉴定可用于 FRET 探针的激酶特异性底物肽。为解决该问题，我们利用激酶相互作用底物筛选（KISS）技术推导目标蛋白激酶的共识底物序列。本文表明，由 KISS 鉴定的...
当G2期细胞受到DNA损伤时，Cdk1/Cyclin B、Aurora A和Plk1等关键有丝分裂调控因子会被抑制，以防止细胞进入有丝分裂。本研究探讨DNA损伤后Plk1抑制如何建立。利用基于FRET的Plk1活性生物传感器，作者发现DNA损伤后Plk1抑制动力学相对缓慢，且完全依赖于Plk1-T210磷酸化的丧失。由于T210由激...
高血糖是多种人类癌症的危险因素。肿瘤细胞即使在有氧条件下也通过糖酵解代谢葡萄糖（Warburg 效应），为分析代谢适应机制提供了框架。本研究采用源自健康组织的人乳腺基质细胞系 RMF-621，将其长期培养于低糖（5 mM）或高糖（25 mM）环境中，并利用 FRET 生物传感器 Laconic 分析乳酸转运动力学参数。结果表明，葡萄...
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...
本研究针对分子内荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，提出了两种新的 FRET 成像度量：线性正比（LP）度量和高对比（HC）度量。二者均可由供体与受体荧光强度的加权和之比简便计算，可作为传统比率度量的替代。传统比率度量与活性分子分数之间呈非线性关系；LP 度量则与活性分子分数线性正比，能够天然解混供体-受体光谱串扰（bleed-...
AURKA过表达是上皮癌的重要标志。其编码多功能丝氨酸/苏氨酸激酶Aurora A，该激酶在中期被激活并参与细胞周期进程；在活细胞中评估其激活状态对下一代药物设计至关重要。本文报道一种Förster共振能量转移（FRET）生物传感器，用于检测Aurora A激酶在Thr288位点自磷酸化所诱导的构象变化。该传感器由EGFP供体、全长...
本文提出利用表达于肿瘤球体内的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，非侵入性绘制三维细胞培养中生化与生理变化的时空分布。重点报道改进的 AMP 活化蛋白激酶（AMPK）FRET 生物传感器 T2AMPKAR（mTurquoise2 AMPK Activity Reporter），用于荧光寿命成像（FLIM）读出，并在...
鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子（GDI）是 Rho 家族 GTP 酶的重要负调控蛋白，可将 GTP 酶隔离在细胞膜外。本文研究 GDI–Cdc42 相互作用如何调控细胞运动中的局部 Cdc42 激活。由于细胞对 Rho 家族通路组分过表达敏感，作者开发了新型生物传感器 GDI.Cdc42 FLARE：在 Cdc42 上引入荧光共振能量转移...
Netrin-1是胚胎脊髓中引导联合轴突向腹侧中线延伸的关键胞外趋化因子，其通过受体DCC调控生长锥F-肌动蛋白重组。DCC通过激活包含Rho GTPase Cdc42的胞内蛋白复合物，参与细胞极性与定向迁移调控。为解析Netrin-1下游信号事件的空间分布，作者在培养的胚胎大鼠脊髓联合神经元中表达FRET生物传感器Raichu-C...
氧是需氧生物代谢和能量产生的关键物质，而脯氨酰羟化酶结构域酶（PHDs）对缺氧诱导因子（HIF）-1α 的氧依赖性羟基化是控制氧调节基因表达的重要步骤，构成分子水平的氧感应与响应机制。本文报道一种遗传编码的双发射比率荧光传感器 ProCY，可在体外和活细胞中响应 PHD 活性。ProCY 将 HIF-1α 来源的含脯氨酸底物肽和 V...
尽管造血细胞特异性 Rac2 与经典亚型 Rac1 具有 92% 同源性，二者在免疫细胞中已被证明发挥非冗余功能。为研究活细胞中 Rac 的亚型特异性动态，作者开发了一种全基因编码、单链 FRET 型 Rac2 生物传感器，并对现有单链 Rac1 生物传感器进行了显著改进。作者优化了传感器构建体，使其易于在造血细胞中表达，并在 RA...
转化生长因子β激活激酶1（TAK1）在细胞死亡、分化和炎症中发挥关键作用。本研究在皮下植入Lewis肺癌3LL细胞并注射多聚肌苷酸:多聚胞苷酸（PolyI:C）的同基因C57BL/6小鼠中，活体成像TAK1的激活。作者首先开发并表征了基于Förster共振能量转移（FRET）的TAK1活性生物传感器Eevee-TAK1。该传感器对放...
驱动蛋白-1（kinesin-1）的轻链（KLCs）结合货物并调节其活性。通过其 TPR 结构域（KLCTPR），它们可识别许多货物蛋白中由中心色氨酸被天冬氨酸/谷氨酸残基包围的短线性肽基序（W-acidic）。我们利用荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，并结合 X 射线晶体学、生化和生物物理方法，阐明 KLC2TPR 结构域与...
直接、特异性地检测生物标志物对于监测组织或伤口状态以及炎症进程具有重要意义。中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase, NE）参与多种生物学过程，与炎症性疾病相关，并富集于炎症组织、伤口渗出液及囊性纤维化患者痰液中。为检测 NE，作者设计了一种 NE 特异性蛋白传感器，其荧光特性在生理浓度下被 NE 选择性切割后...
本研究将基于FRET的葡萄糖和麦芽糖蛋白生物传感器封装到二氧化硅纳米颗粒中，用于代谢物检测。生物传感器由增强青色荧光蛋白（ECFP）与增强黄色荧光蛋白（EYFP）或citrine构成FRET供体-受体对，并夹持相应的周质糖结合蛋白。通过提高pH使正硅酸乙酯（TEOS）水解缩聚，在反相微乳液中形成二氧化硅纳米宿主；蛋白N端六组氨酸（H...
Crk家族适配蛋白是多种细胞表面受体信号转导的关键分子。CrkI和CrkII由同一基因选择性剪接产生，均含N端SH2域和SH3域；CrkII还含有C端连接区及额外SH3域，后者不直接结合蛋白，而发挥调控作用。本研究利用人Jurkat T细胞证明，环孢素A（CsA）与FK506分别抑制免疫亲和蛋白CypA和FKBP的脯氨酰顺反异构酶（...
支架蛋白通过锚定信号酶至下游效应器附近维持细胞稳态，部分支架蛋白还可形成动态信号体并在刺激后转运至不同亚细胞区室。Gravin（AKAP12）是一种多价支架蛋白，基础条件下将蛋白激酶A（PKA）等酶锚定于质膜，细胞内钙升高时快速重分布至胞质。由于gravin重分布会影响PKA定位，作者假设gravin作为钙“开关”调节质膜处PKA与...
荧光寿命成像（FLIM）与光学投影断层成像（OPT）相结合，有望在完整透明或近透明活体（如斑马鱼幼鱼）中于空间和时间上绘制 Förster 共振能量转移（FRET）读出，从而在生理背景下可视化细胞信号过程。本文首次报道将 FLIM-OPT 应用于活体转基因斑马鱼幼鱼，利用遗传表达的 FRET 生物传感器读取生物功能。通过成像可被 C...
侵袭体是富含肌动蛋白的膜突起，可降解细胞外基质并驱动肿瘤侵袭；c-Src 与 Rho 家族 GTP 酶是其关键调控因子。侵袭体可重组为环状玫瑰花结，但机制不明。本文发现，A375M 与 MDA-MB-435 黑色素瘤细胞中 Src 诱导的侵袭体可被 GPCR 激动剂快速重塑为动态基质降解玫瑰花结，尤其是 LPA（经 LPA1）和内皮...
葡萄糖激酶（GCK）控制胰β细胞葡萄糖代谢速率，是胰岛素分泌的限速步骤。GCK 的翻译后激活可由 G 蛋白偶联受体或受体酪氨酸激酶通路刺激，提示存在共同机制。本研究显示，抑制内质网（ER）Ca2+ 释放可使 GCK 激活与受体刺激解耦；药理学释放 ER Ca2+ 可刺激 GCK 光学生物传感器激活并增强葡萄糖代谢，表明胞质 Ca2+...