A biosensor for the direct visualization of auxin.
吲哚-3-乙酸（IAA，又称生长素）是植物最重要的调控小分子之一，其动态重分配在细胞形态、分裂、器官发生以及对光和重力响应中起关键作用。目前尚无法在细胞分辨率下直接测定生长素的时空分布，通常只能借助依赖内源生长素响应机制的不可逆过程间接推断，因而无法捕捉瞬时变化。本文报道了一种遗传编码生物传感器 AuxSen，用于在活体中定量可视化...
Simultaneous readout of multiple FRET pairs using photochromism.
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...
CUTie2: The Attack of the Cyclic Nucleotide Sensor Clones.
利用遗传编码FRET传感器在活细胞中检测小分子，已革新了对亚细胞水平信号通路的理解。然而，由于多肽尺寸大且构象可变性高，将荧光蛋白与特异性结合域工程化为新传感器仍具挑战，FRET传感器设计仍依赖模糊结构概念和连接子/蛋白模块的试错组合。作者此前设计了cAMP FRET传感器CUTie，可在活细胞中实现亚微米分辨率。本文结合序列与结构...
Development of a SARS-CoV-2-derived receptor-binding domain-based ACE2 biosensor.
全球新冠疫情暴发及严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）快速传播对人类健康构成重大威胁。人源血管紧张素转换酶2（hACE2）与SARS-CoV-2刺突糖蛋白受体结合域（RBD）的结合是启动感染的关键机制。尽管该蛋白相互作用十分重要，但目前仍缺乏在细胞水平观察其活性的检测方法。本文开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET...
The transmembrane peptide DWORF activates SERCA2a via dual mechanisms.
肌浆网钙ATP酶2a（SERCA2a）将心肌细胞胞质Ca2+泵入肌浆网，促进舒张期松弛；胞质Ca2+异常升高是心力衰竭的关键因素，增强SERCA2a活性具有治疗潜力。SERCA2a受磷酸兰尼碱（PLB）抑制，跨膜肽DWORF（dwarf open reading frame）被认为可通过置换PLB增强肌浆网Ca2+摄取和心肌收缩力。...
Temperature-Induced uncoupling of cell cycle regulators.
早期发育包含可重复且对环境波动稳健的复杂形态变化序列。为研究可重复性与稳健性的关系，作者在不同温度下检测果蝇早期胚胎的细胞周期进展。结果显示，在 5–35°C 范围内，细胞周期各步骤的划分总体保守，但各步骤的相对持续时间随温度变化。低温下进入前中期的时间相对其他细胞周期事件明显延迟，提示其受不同于其他步骤的调控机制控制。作者利用活体...
Metalloprotease ADAMTS-1 decreases cell migration and invasion modulating the spatiotemporal dynamics of Cdc42 activity.
ADAMTS（含血小板反应蛋白基序和金属蛋白酶域的血栓反应蛋白基序金属蛋白酶）是一类依赖Zn2+/Ca2+的分泌型蛋白酶，参与细胞外基质重塑及多种生理病理过程。本研究探讨ADAMTS-1是否参与细胞侵袭与迁移及其机制。作者通过条件培养基处理或CRISPR/Cas9敲除，改变卵巢癌细胞（CHO、NIH-OVCAR-3、ES-2）和NI...
Identification of guanine nucleotide exchange factors that increase Cdc42 activity in primary human endothelial cells.
Rho GTPase 家族参与肌动蛋白动力学并调控内皮屏障功能，其中 Cdc42 是主要的促屏障 Rho GTPase。目前内皮细胞中 Cdc42 信号网络的调控机制仍缺乏分子细节。本研究聚焦于内皮细胞中表达的 15 种 Rho 鸟苷酸交换因子（GEF），利用单细胞 FRET 生物传感器在原代人脐静脉内皮细胞中监测其对 Cdc42 ...
The Q336H MAPT Mutation Linked to Pick's Disease Leads to Increased Binding of Tau to the Microtubule Network
tau 蛋白病是一类以 tau 蛋白异常聚集为特征的神经退行性疾病。家族性病例中 MAPT 基因突变通常降低 tau 与微管的结合并促进胞质不溶性聚集。近期发现的 Q336H 突变与 Pick 病相关，体外研究显示其反而增强微管聚合，表现出与其他 tau 突变相反的特性。本研究利用构象敏感 tau 生物传感器 CST，在活细胞中表征...
An Antiviral Drug Screening Platform with a FRET Biosensor for Measurement of Arenavirus Z Assembly.
淋巴脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）等沙粒病毒编码的Z蛋白是病毒生命周期中的关键结构蛋白，其自组装特性驱动病毒出芽和颗粒产生，并参与抑制I型干扰素产生，因此Z蛋白及其组装形式是拉沙热等沙粒病毒出血热的潜在药物靶点。本研究开发了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的生物传感器Zabton，用于检测LCMV Z蛋白组装。该传感器由...
Monitoring Cannabinoid CB2 -Receptor Mediated cAMP Dynamics by FRET-Based Live Cell Imaging.
本文报道了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的活细胞成像方法，用于监测大麻素 CB2 受体介导的环磷酸腺苷（cAMP）动态。CB2 受体主要通过抑制腺苷酸环化酶发挥 G 蛋白偶联信号功能，但单细胞水平上激动剂依赖的 cAMP 动态监测仍缺乏。作者建立了稳定共表达人源 CB2 受体和 FRET cAMP 生物传感器 E...
Single-Cell Activation of the cAMP-Signaling Pathway in 3D Tissues with FRET-Assisted Two-Photon Activation of bPAC.
细菌光激活腺苷酸环化酶（bPAC）广泛用于信号转导研究，但其双光子吸收截面低，难以通过双光子激发高效激活。本研究利用单体青色荧光蛋白1（mTFP1）的高双光子吸收特性，基于FRET辅助光激活技术开发了可双光子激活的bPAC（2pabPAC），即mTFP1ΔC11与bPAC的融合蛋白。在2pabPAC中，mTFP1吸收870 nm双光...
High-Throughput Screening for Inhibitors of the SARS-CoV-2 Protease Using a FRET-Biosensor.
随着 SARS-CoV-2 疫情持续，疫苗研发滞后使快速开发或重定位治疗药物尤为关键。蛋白类生物传感器可利用常规分子生物学设备完成筛选，避免昂贵化学探针。作者构建了针对 SARS-CoV-2 3C样半胱氨酸蛋白酶（3CLpro）的 FRET 生物传感器，由增强型青色荧光蛋白 eCFP 与黄色荧光蛋白 Venus 通过含 3CLpro...
FRET-Based Ca
荧光共振能量转移（FRET）生物传感器能够以高时间分辨率动态可视化活细胞中的分子事件。具有光谱可区分荧光蛋白对的FRET传感器可在双FRET活细胞成像中提供清晰对比。本文开发了一种基于EGFP和FusionRed荧光蛋白的新型FRET钙离子生物传感器（FRET-GFPRed）。通过不同滤光片设置，该传感器可与典型ECFP/YPet ...
High-performance FRET biosensors for single-cell and in vivo lead detection.
铅的各种形式长期隐蔽地危害人类健康，血铅水平（BLL）是诊断铅中毒程度的常规指标，但尚无明确安全范围。为开发可用于活体生物的检测工具，作者工程化了一种基因编码的荧光共振能量转移（FRET）型二价铅（Pb2+）生物传感器 Met-lead 1.44 M1。该传感器表观解离常数（Kd）为 25.97 nM，检出限（LOD）为 10 nM...
A Biosensor for the Mitotic Kinase MPS1 Reveals Spatiotemporal Activity Dynamics and Regulation.
有丝分裂中染色体准确分离依赖染色体-纺锤体互作错误校正和纺锤体组装检查点（SAC）。激酶 MPS1 是这两个过程的关键调节因子，确保后期启动前染色体双定向。为解析 MPS1 激活的时间、空间及其调控，作者开发了高敏感、高特异的 FRET 生物传感器 MPS1sen。通过将 MPS1sen 分别锚定到动粒、着丝粒和染色质，研究发现 M...
Establishing a sensitive fluorescence-based quantification method for cyclic nucleotides.
约40%的处方药通过G蛋白偶联受体（GPCR）发挥药效。受体激活后会引起第二信使如环腺苷酸3′,5′-单磷酸（cAMP）浓度的瞬时变化。目前已有多种基因编码生物传感器可在活细胞或组织中监测cAMP波动，其中基于Förster共振能量转移（FRET）的Epac1-camps蛋白是表征明确的cAMP传感器。新配体的药理学评价常需对产生的...
Illuminating the allosteric modulation of the calcium-sensing receptor.
许多膜受体受营养物质调控，但单一受体如何整合多种营养信号仍不清楚。钙敏感受体（CaSR）可被钙离子和多种氨基酸等调节，是维持细胞外钙稳态的关键 G 蛋白偶联受体。本研究开发了一种无细胞时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET）构象型 CaSR 生物传感器，通过精确控制环境营养物浓度，解析受体激活伴随的主要构象变化。该体系显示，Ca2...
Sarcomere integrated biosensor detects myofilament-activating ligands in real time during twitch contractions in live cardiac muscle.
肌节是心肌收缩的功能单位，但此前无法在活体心肌中实时研究细丝激活动力学。本研究报道一种整合入心肌肌节的心脏肌钙蛋白C（TnC）FRET生物传感器，通过等位替换内源TnC实现原位表达。该传感器首次提供证据，表明在单次心肌收缩过程中存在多种细丝激活配体，包括与TnC相互作用的肌钙蛋白I（cTnI）以及循环肌球蛋白。结果显示，TnC FR...
FRET Reporter Assays for cAMP and Calcium in a 96-well Format Using Genetically Encoded Biosensors Expressed in Living Cells.
G蛋白偶联受体（GPCR）受激素或神经递质刺激后，常引起胞浆环磷酸腺苷（cAMP）和钙离子（Ca2+）浓度改变，从而触发细胞反应。本文描述一种基于微孔板读板机的荧光共振能量转移（FRET）检测方法，利用基因编码生物传感器 H188 和 YC3.60，在单层或悬浮活细胞中实时监测 GPCR 激动剂处理后 cAMP 或 Ca2+ 浓度变...