循环二核苷酸（CDNs）是存在于三大生命域中的第二信使，在真核生物中参与先天免疫防御，并在自身免疫疾病中发挥病理作用。尽管其生物学功能广泛，现有CDN检测方法仍有限。本研究基于小鼠STING的CDN结合域进行结构导向设计，构建了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的荧光生物传感器BioSTING。重组BioSTING可实时...
阴离子磷脂磷脂酸（PA）是参与发育、细胞骨架动力学、囊泡运输和应激反应的重要第二信使。近期报道PA可直接结合水稻Shaker K+通道OsAKT2并抑制其通道活性，ANK结构域中相邻精氨酸R644和R645被鉴定为介导PA抑制的关键PA结合位点。本文利用PA生物传感器PAleon，发现外源PA处理可显著提高表达OsAKT2的爪蟾卵母...
背景：钙调磷酸酶是病理性心肌肥大的关键调控因子，但为何 CaNAβ 亚型对诱导病理性肥大必不可少，而同一细胞中表达 CaNAα，以及 Ca2+ 如何驱动兴奋-收缩耦联却不在正常心脏通过钙调磷酸酶刺激肥大，仍不清楚。方法：研究原代成年大鼠心室肌细胞形态与胞内信号，利用新型 FRET 报告基因检测活细胞 Ca2+ 和钙调磷酸酶活性；在小...
本文通过在多种鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）共有的结构铰链区插入荧光蛋白对，构建了用于检测 Dbl 家族 RhoGEF 活性的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器。荧光生物传感器可映射信号分子在活细胞中的时空激活，但此前难以量化不同激活事件如何相互影响或贡献特定细胞行为。作者将 GEF 生物传感器与红移 Rho GTPase 生物...
AURKA 活性受磷酸化、泛素介导降解及与 TPX2 的变构相互作用等多重机制调控，其活性在有丝分裂期达到峰值，随后在有丝分裂退出期间及之后被降解，该降解过程严格依赖 APC/C 共激活因子 FZR1。本研究利用 FZR1 敲除细胞（FZR1KO）和新型 FRET 型 AURKA 生物传感器，探究在缺乏降解条件下 AURKA 活性如...
3',5'-环腺苷酸（cAMP）是调控棕色脂肪细胞分化与功能的核心第二信使。β肾上腺素能受体（β-AR）激活腺苷酸环化酶产生 cAMP，而磷酸二酯酶（PDE）通过局部降解 cAMP 形成亚细胞微区。为阐明棕色脂肪细胞中 cAMP 信号的时空组织，作者利用表达胞质 FRET 生物传感器 Epac1-camps 的转基因小鼠，实时监测未...
KRAS4b是一种调控MAPK等信号转导通路的小GTP酶。近期研究关注RAS与钙信号之间的相互作用机制。KRAS4b功能依赖其C末端法尼基化并招募至质膜，部分研究提示Ca2+-钙调蛋白（CaM）可调节该定位。本文结合晶体结构与NMR数据揭示，Ca2+依赖的CaM-KRAS4b相互作用由CaM C端叶疏水口袋对KRAS4b法尼基基团的...
既往多种 Src 家族激酶生物传感器研究显示，细胞核内激酶活性明显低于胞质，提示核与胞质存在不同调控。本研究以 Fyn 为例，构建了带光诱导核定位信号的 Fyn FRET 生物传感器，证明 Fyn 激酶活性在核内显著低于胞质。为进一步理解 Fyn 与其磷酸酶在胞质和核内不同平衡状态的维持机制，作者又构建了融合光诱导核定位信号的 Fy...
本文报道利用脉冲交错激发荧光寿命成像显微镜（PIE-FLIM）在单个活细胞中同时测量两种不同基因编码生物传感器探针的活性。许多基因编码生物传感器依赖 Förster 共振能量转移（FRET）来检测目标细胞信号事件引起的构象变化，而通过荧光寿命成像（FLIM）测量供体荧光团寿命变化是量化 FRET 的稳健方法。由于复杂信号网络研究要求...
Y-box结合蛋白1（YB1）是公认的肿瘤转移标志物，其高表达和核定位与多种肿瘤的侵袭性、药物耐药及患者不良预后相关。在细胞核内，YB1与DNA糖基化酶人内切酶III（hNTH1）相互作用并调节其活性。本研究利用Förster共振能量转移（FRET）和AlphaLISA技术进一步表征hNTH1与YB1的相互作用，并确定形成复合物所需...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的基因编码生物传感器已被用于可视化信号分子活性。目前大多数传感器由青色荧光蛋白和黄色荧光蛋白（CFP/YFP）组成，限制了在单个细胞内同时使用多种 FRET 传感器，且与蓝光驱动的光遗传工具不兼容。为克服这些问题，作者开发了具有红移激发和发射波长的 FRET 生物传感器。通过计算 För...
G蛋白偶联受体（GPCR）通过偶联异源三聚体G蛋白和arrestin调控多种胞内信号。DRY基序突变体常被用作不能偶联G蛋白的工具，以分离arrestin依赖、G蛋白非依赖信号。本研究构建组胺1受体（H1R）DRY/AAY突变体，并纳入血管紧张素II 1型受体（AT1AR）DRY突变体，利用多种活细胞FRET生物传感器检测arres...
凋亡在发育与疾病中发挥关键作用，但现有检测方法多为体外终点实验，难以在活体生理环境中实时监测。本研究构建了转基因传感器斑马鱼，使其皮肤特异性表达一种基于荧光共振能量转移（FRET）的 caspase-3 生物传感器。正常状态下，皮肤细胞发出绿色荧光；当凋亡过程中 caspase-3 被激活时，皮肤细胞转为发出蓝色荧光。通过时间序列 ...
三磷酸腺苷（ATP）是代谢中主要的自由能载体。在酿酒酵母中，转入富葡萄糖条件会引起 ATP 水平的动态变化，但单细胞层面这些动态的异质性尚不清楚；同时胞内 pH 也会变化，并影响基于荧光的单细胞生物传感器读数。为可靠测量单个酵母细胞中的 ATP 变化，作者开发了 yAT1.03，即 AT1.03 ATP 生物传感器的改进版本，使其对...
荧光寿命成像显微镜（FLIM）是测量两个荧光蛋白间 Förster 共振能量转移（FRET）的稳健工具，尤其适用于遗传编码 FRET 生物传感器，可高时空分辨率监测激酶活性等生物过程。为面向高通量筛选，作者构建了基于时间门控的 fastFLIM 显微镜，其成像与荧光寿命量化速度高于时间相关单光子计数（TCSPC），并进一步开发 96...
Rho特异性鸟苷酸解离抑制因子α（RhoGDIα）的活性受其不同氨基酸位点磷酸化的调控，这些位点可能在细胞迁移过程中局部Rho GTP酶激活中发挥关键作用。本研究旨在探讨磷酸化对剪切应力诱导的空间RhoGDIα活性的影响。基于用于活细胞检测RhoGDIα活性的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器sl-RhoGDIα，作者设计了磷酸...
活细胞对外界机械和电刺激的响应在调控其生物学功能与行为中起重要作用，但传统全局刺激方法难以在亚细胞水平研究动态生理响应机制，且缺乏低成本、易操作的局部机械力与电刺激手段。本文以单个碳纳米线圈（CNC）作为微尺度非侵入工具，对单个骨肉瘤细胞施加局部机械力或电刺激，并采用荧光共振能量转移（FRET）成像技术检测细胞响应。首先证明 CNC...
肿瘤坏死因子受体1（TNFR1）是调控炎症通路的关键跨膜受体。抑制TNFR1可用于类风湿关节炎等自身免疫病，而增强其激活对HIV、神经退行性疾病等需要免疫信号增强的疾病具有重要意义。本研究利用已建立的TNFR1荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，并结合荧光寿命检测技术，构建高通量筛选平台，从LOPAC化合物库中鉴定出一种新型小分...
小GTP酶RhoA是细胞与细胞外基质相互作用信号的关键调控因子，参与迁移、机械转导等过程，并在癌变中常发生紊乱。传统生化方法难以在天然组织环境中评估RhoA活性。作者开发了一种RhoA-FRET生物传感器小鼠，利用活体成像的高时空分辨能力监测RhoA活性。该小鼠采用改造型Raichu-RhoA报告蛋白，以EGFP和mRFP替代原CF...
支链氨基酸（BCAAs）是必需氨基酸，并作为信号分子调控细胞代谢过程，其胞内利用可能受环境营养可及性调节。然而，由于缺乏适合单活细胞内BCAA浓度测量的方法，胞内BCAA浓度随环境条件变化的时空调控尚不清楚。本研究开发了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的基因编码BCAA生物传感器，命名为OLIVe。该传感器FRET值随...