药物-靶点相互作用动力学研究对理解小分子药物体内药效至关重要。经典结合实验多基于平衡亲和力且耗时，而基于荧光共振能量转移（FRET）的受体生物传感器可在活细胞中实时监测受体构象变化。σ1受体（σ1R）是内质网和质膜锚定的配体调节分子伴侣，缺乏直接信号输出，使其激动剂与拮抗剂难以按内在活性分类。作者将青色荧光蛋白（CFP）和黄色荧光蛋...
具有不同光谱的荧光蛋白（FPs）已广泛用于揭示多种生物功能。由单个或多个荧光蛋白构成的精密生物传感器，包括 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，可在时空上揭示多种病理生理过程的分子机制，但其在应用生命科学中的潜力尚未充分开发。近期，作者团队开始将荧光蛋白从基础生物研究拓展至临床。本文描述了一种基于荧光蛋白技术和 FR...
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...
分子靶向药与伴随诊断同步开发虽具价值，但真正高效的诊断仍主要限于染色体易位或明确突变与药效相关疾病；即使如此，预测个体患者对药物是否有效的方法仍然有限。作者此前开发了基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理的生物传感器 Pickles，用于在患者来源的慢性髓系白血病（CML）活细胞中测量酪氨酸激酶 BCR-ABL 活性及其...
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...
自野生型绿色荧光蛋白（GFP）cDNA 被分离以来，荧光蛋白持续照亮细胞生物学研究。如今，这些蛋白质不仅是基础研究的重要工具，也日益用于临床医学。本文综述了基于荧光蛋白技术的荧光生物成像在细胞内信号转导研究及其临床应用中的进展。作者利用荧光蛋白技术鉴定了介导流感病毒内吞与感染的关键宿主细胞信号网络，并开发了利用荧光蛋白间能量转移监测...
环腺苷酸（cAMP）及其依赖的蛋白激酶A（PKA）几乎调控所有真核细胞中的多种功能。在神经元中，cAMP/PKA 信号级联控制轴突生长、突触传递、兴奋性调节以及核内长期变化等生物学特性。用于 cAMP 或 PKA 活性的遗传编码光学生物传感器通过在活神经元中提供实时测量，显著增进了对这些过程的理解。本综述介绍了 cAMP 或 PKA...
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...
肿瘤获得异常迁移能力是转移的关键。Rho 家族 GTP 酶（包括 RhoA）是调控细胞运动的分子开关。本研究探讨肝细胞癌（HCC）细胞中 CD147 诱导 RhoA 失活的分子机制。采用划痕实验检测细胞迁移，利用 RhoA 生物传感器分析活细胞中 RhoA 活性，qRT-PCR 检测基因表达，Western blot 检测蛋白表达，...
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...
β-内酰胺酶（BlaM）检测法于1998年首次提出，是一种稳健的Förster共振能量转移（FRET）报告系统，可兼容多种常用细胞系。如今该检测已商品化，可低成本、便捷地用于需要荧光读出的实验。其常见应用是测量病毒融合，即病毒进入靶细胞后遗传物质释放入细胞质的关键步骤。该系统不仅能评估总融合水平，还可分析融合动力学。然而，文献中关于...
内皮屏障功能受损是炎症的重要特征。Rho 家族 GTP 酶对调节内皮屏障功能至关重要，但其在鞘氨醇-1-磷酸（S1P）诱导的内皮屏障增强中的具体作用仍不清楚。本研究采用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人真皮微血管内皮细胞（HDMEC）单层培养模型，利用电细胞-基底阻抗传感器（ECIS）测定跨内皮电阻（TER）评估屏障功能。结果显示，...
细胞与细胞外环境的通讯对其生理和病理功能至关重要，星形胶质细胞亦如此。目前星形胶质细胞与细胞外基质（ECM）蛋白相互作用的机制仍不清楚。透明质酸（HA）是脑内 ECM 的主要成分，其主要受体 CD44 表达于部分星形胶质细胞。由于星形胶质细胞功能与其形态变化密切相关，如突触间隙谷氨酸清除、迁移和星形胶质细胞增生，本研究考察透明质酸酶...