分子伴侣等质量控制机制可防止蛋白质错误折叠与聚集，但其在不同细胞区室中如何维持蛋白组折叠状态仍不清楚。本研究采用基于荧光共振能量转移（FRET）的策略，利用由原核核糖核酸酶 barnase 构建的“诱饵”生物传感器，检测人胚胎肾细胞 HEK293T 细胞核与细胞质中质量控制机制对错误折叠和聚集的保护能力。结果显示，barnase 生...
神经元摄取并传播α-突触核蛋白（αS）、Tau和TDP-43等蛋白病理性种子可促进神经退行。多系统蛋白病（MSP）与VCP显性突变相关，患者出现肌肉和神经元退行，病理聚集可包含αS、Tau和TDP-43。本研究在αS FRET生物传感器细胞中进行基于荧光细胞分选的全基因组CRISPR-Cas9筛选，并用FRET/流式生物传感器或磷酸...
心力衰竭和心律失常的关键治疗靶点是肌浆网（SR）ryanodine受体2（RyR2）钙释放通道的病理性钙泄漏。作者此前通过监测RyR2与钙调蛋白（CaM）或生物传感器肽DPc10的结合，检测成人心肌细胞中病理性泄漏RyR2。本研究检验这些互补结合测量能否作为高通量筛选（HTS）方法，发现靶向泄漏RyR2的小分子。利用FRET，在模拟...
基因编码的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器可用于活细胞光学成像，但小构象变化常限制其动态范围。为此，作者开发了用于 Rac1 激活检测的 FRET 和镧基 FRET（LRET）生物传感器，具有两个增强敏感性和动态范围的关键特征。其一，α-螺旋 ER/K 连接子分隔 FRET 供体与受体，使 C 端活性 Rac1 ...
荧光生物传感器可在活单细胞内测量代谢物、小分子浓度以及 pH、分子拥挤等性质，但缺乏用于识别细胞并定量单细胞生物传感器信号的简便软件。本文开发了名为 FRETzel 的新软件包，以填补这一空白，并通过首次在不同大小单个脂肪细胞中测量胰岛素刺激的葡萄糖摄取来展示其应用。研究利用表达葡萄糖 FRET 纳米传感器的 3T3-L1 脂肪细胞...
在信号转导蛋白中，内在无序区常作为调控元件，对环境变化、配体结合和翻译后修饰敏感。无序区所采样的构象空间可受环境刺激影响，并通过效应结构域触发下游过程。这类调控元件的无序性使其能够整合信号并产生分级响应，但也阻碍了基于固定三维结构的传统药物筛选方法。作者设计了一种可遗传编码的生物传感器，用于检测 c-Src 激酶 N 端调控元件（S...
钙调蛋白（CaM）是 Ca2+ 感受蛋白，参与多种血管平滑肌细胞（VSMC）功能。由于 CaM 表达量不足以覆盖其众多靶蛋白，调控其表达及靶蛋白相互作用的因子可广泛影响血管功能。VSMC 接受内皮细胞（EC）的多种调控，但 EC 是否通过控制 VSMC 中 CaM 表达及相互作用调节血管功能尚不清楚。本研究使用同一血管分离的 EC ...
植物激素赤霉素（GA）在豆科植物根瘤发育的不同阶段均不可或缺，其时空分布受到严格调控。转录组与生物信息学分析表明，多个编码 GA 合成与降解关键酶的基因对大豆（Glycine max）结瘤形成至关重要。作者检测了若干 GA 氧化酶基因的表达，并利用基于 Förster 共振能量转移（FRET）的 GA 生物传感器 GPS1，测定接种...
遗传编码荧光生物传感器可通过光学检测追踪活细胞和组织中的细胞内信号动态。许多此类传感器基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理。本文详述了一种利用光纤光度计在活体动物中检测 FRET 型生物传感器信号的简单方法。将腺相关病毒（AAV）脑内注射以表达遗传编码 FRET 生物传感器，数周后利用光纤光度计实时记录自由移动成年大鼠...
组蛋白甲基化在染色质重塑和基因组调控中起关键作用，但缺乏能在活细胞中以高时空分辨率可视化这些组蛋白修饰的工具。我们开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的生物传感器，并将其整合到核小体中，用于监测活细胞中H3K27三甲基化（H3K27me3）。我们还发现，通过调节传感器内部连接肽可显著提高FRET生物传感器性能。改进后的传感器可...
溶质结合蛋白（SBP）在配体结合亲和力、热稳定性与构象变化之间形成平衡，可用于小分子运输、传感与趋化。尽管SBP的配体诱导构象变化使其适合作为生物传感器元件，但对其进行蛋白质工程改造难度较大。本研究通过理性设计与计算设计，将一种D-丙氨酸特异性SBP改造为对信号分子D-丝氨酸具有选择性的荧光传感器D-serFS。该传感器通过结合位点...
无膜细胞器（MLOs）由液-液相分离（LLPS）形成，在生物过程中发挥关键作用。LLPS 过程中蛋白和核酸高度浓缩，导致构象与功能改变；MLO 中 LLPS 稳态紊乱可能与肌萎缩侧索硬化等致命疾病相关，因此检测 MLO 内大分子拥挤程度变化很重要，但缺乏合适方法。为此，作者开发了一种遗传编码的大分子拥挤传感器 CRONOS（含 mN...
黄色荧光蛋白（YFP）常作为 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器中的光学报告分子，但现有 YFP 的光稳定性不足且在酸性 pH 下荧光性能较差，限制了传感灵敏度。本文系统表征了源自 Branchiostoma lanceolatum 四聚体 LanYFP 的黄色荧光蛋白 tdLanYFP。其量子产率为 0.92，消光...
ERK1/2在细胞死亡中的作用仍不清楚，尽管其动态调控对细胞命运决定具有重要意义。为阐明ERK1/2如何参与两种程序性死亡程序，作者在L929细胞中研究了hFasL诱导的凋亡和TNF诱导的坏死性凋亡过程中的ERK1/2信号动态。结果显示，抑制ERK1/2可增强凋亡敏感性，但延迟坏死性凋亡。利用改进的ERK1/2生物传感器EKAR4....
在乳腺癌转移过程中，癌细胞侵袭依赖于富含肌动蛋白的突起结构侵袭足，其通过降解细胞外基质推动侵袭级联。本研究证明，Cdc42亚家族p21小G蛋白TC10调控侵袭足处膜型基质金属蛋白酶-1（MT1-MMP）驱动的基质降解。TC10对于MT1-MMP在侵袭足细胞膜表面的暴露是必需的。作者利用所构建的Förster共振能量转移（FRET）生...
FRET 生物传感器比率成像的准确性受信噪比限制，尤其在细胞边缘等低体积区域，背景扣除和除以小数值会产生明显伪影。本文提出噪声校正因子（NCF）方法，不再分别对分子和分母做背景扣除，而仅从 FRET 分子中扣除一个由背景噪声分布或高信噪比区域比率推导的校正因子，从而避免边缘处除以弱信号造成的偏差。作者首先用均匀分布且不相互作用的 m...
Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器因灵敏度有限而应用受限。本文提出一种将高通量 FRET 分选与下一代测序（FRET-Seq）相结合的策略，利用自激活 FRET（saFRET）生物传感器，直接在哺乳动物细胞大规模文库中鉴定具有不同底物序列的高灵敏激酶传感器。作者以 Fyn 和 ZAP70 激酶为对象，通过融合活性激酶...
受天然信号蛋白模块化结构启发，配体结合蛋白可融合两个荧光蛋白（FP）构建基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器。本研究以葡萄糖传感器为例，将供体与受体荧光蛋白通过不同连接序列连接至葡萄糖结合蛋白，形成多种传感器构象体。对其中三种构象体，利用小角 X 射线散射（SAXS）测量葡萄糖诱导的构象变化，并与已发表的单分子...
L-2-羟基戊二酸（L-2-HG）参与碳饥饿响应、肿瘤发生和缺氧适应等多种生理过程，但尚无特异性识别L-2-HG的调控因子。本研究基于细菌基因组邻近分析，在Pseudomonas putida W619中鉴定到LhgO编码基因上游的GntR家族转录调控因子LhgR。LhgR可结合并抑制lhgO启动子转录，而L-2-HG作为其特异性效...
出芽酵母中的 cAMP-PKA 信号级联调控细胞对变化环境的适应。作者开发了 yEPAC，一种基于 FRET 的酵母 cAMP 生物传感器，并结合同步流式细胞术，在突然营养转换过程中对单细胞水平的动态 cAMP 变化进行高通量定量。研究发现，特征性 cAMP 峰能够区分不同碳源转换，并在单细胞间较为均一，尤其向葡萄糖转换时最为明显。...