EphA4 受体酪氨酸激酶在发育、癌症进展和神经疾病中发挥关键作用，但其激酶活性在时间和空间上的调控机制仍不清楚。为可视化细胞质膜不同微区中的 EphA4 活性，作者开发了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的高灵敏 EphA4 生物传感器，并通过脂质修饰将其靶向至脂筏样微区内部或外部。结果表明，该传感器在体外和活细胞...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器已被用于研究生物通路。本研究首次在活 HEK293 细胞和类固醇生成 MLTC-1 细胞中验证了一种新传感器，用于研究 PDE5 抑制剂对 hCG/LH 诱导类固醇生成通路的作用。该传感器利用供体（D）——可与融合于 PDE5 催化域的四半胱氨酸基序共价结合的类荧光素双砷探针...
通过 Gαq 信号的经典 G 蛋白偶联受体（GqPCR），如 α1-肾上腺素能受体和血管紧张素受体（α1-AR、AT-R），传统上被认为介导心力衰竭中的病理性重构，包括心肌细胞死亡。然而，作者此前发现 α1-AR 具有心脏保护作用，并鉴定出成年心肌细胞中 α1A 亚型-ERK 存活信号通路。近期研究还显示，α1-AR 定位于细胞核并...
血浆膜钠/钙交换体1（NCX1）调节动脉平滑肌细胞胞内钙浓度（[Ca2+]CYT），在部分收缩动脉中倾向促进净钙内流。平滑肌特异性NCX1过表达转基因（TG）小鼠平均血压升高约10 mmHg。本研究检验NCX1过表达是否使表达钙生物传感器exMLCK的暴露股动脉出现钙增益和[Ca2+]CYT升高。TG动脉[Ca2+]CYT及NCX1...
在细胞间通讯中，物理与生化线索的相互作用对信息交换和功能协调至关重要，但在单个活细胞中可视化细胞间信号动态仍具挑战。本文报道一种基于激光微剪刀和 Förster 共振能量转移（FRET）显微镜的光学方法，用于研究细胞间信号传递。首先，利用高通量筛选平台开发了高灵敏 FRET 生物传感器 SCAGE，用于监测细胞间相互作用和信号级联的...
在脊椎动物发育过程中，细胞外信号调节激酶（ERK）可被成纤维细胞生长因子（FGF）等生长因子激活，并参与眼、脑、体节、肢体和内耳等组织器官的形成。然而，目前缺乏能够在整个脊椎动物胚胎体内实时监测 ERK 活性动态的实验系统。本研究构建了稳定且泛表达 FRET 型 ERK 生物传感器的转基因斑马鱼品系 Tg[ef1α:ERK bios...
Rho GDP解离抑制因子α（RhoGDIα）是Rho家族GTP酶的重要负调控因子，通过关闭GDP/GTP循环和细胞质/膜转位来调控细胞迁移。然而，目前尚缺乏直接研究层流剪切应力如何激活RhoGDIα–Rho GTPase复合物的工具。本研究基于荧光共振能量转移（FRET）技术构建了一种新型生物传感器sl-RhoGDIα，用于在活H...
细胞外调节激酶（ERK）在胸腺 T 细胞发育中发挥关键作用，但 ERK 活性动态及其对胸腺细胞运动性的调控仍因技术限制而不清楚。为在胸腺细胞中实时可视化 ERK 活性，作者构建了从 ROSA26 位点表达基于 Förster/荧光共振能量转移（FRET）的 ERK 生物传感器 EKAREV 的敲入报告小鼠。对报告小鼠来源胸腺细胞的活...
细菌周质结合蛋白（PBP）在配体结合后会发生显著构象变化，可被用于监测配体浓度。构建此类生物传感器的常用策略是采用 Förster 共振能量转移（FRET）信号：在 PBP 上连接两个荧光蛋白（FP）或两个不同颜色的有机荧光染料，使光学读出信号与配体浓度相关。本研究在单分子水平比较了基于大肠杆菌葡萄糖/半乳糖结合蛋白 MglB 的荧...
2-氧代戊二酸（2-OG，α-酮戊二酸）是三羧酸循环中间物，也是碳氮代谢和多种生物过程的重要信号分子。为在活细胞内测量其浓度与动态变化，作者基于荧光共振能量转移（FRET）技术设计了一组可用于不同生物体的生物传感器。该传感器利用两种蓝细菌蛋白 PII 和 NtcA 在结合 2-OG 后发生的构象变化，将供体荧光蛋白 mTurquoi...
坏死性凋亡是一种依赖受体相互作用蛋白激酶3（RIPK3）和混合谱系激酶结构域样蛋白（MLKL）的受调控坏死形式。危险相关分子模式（DAMPs）从死亡细胞释放并参与多种病理过程，但其释放机制尚不清楚。本文开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的生物传感器 SMART，用于监测 RIPK3 介导的 MLKL 激活。SMART 由 M...
Pin1是一种肽基脯氨酰顺反异构酶（PPIase），通过识别并结合磷酸化蛋白调控其活性与稳定性。Pin1由PPIase结构域和WW结构域组成，二者均对其功能必不可少，但二者在结合磷酸化蛋白后如何发生行为变化尚不清楚。本研究构建了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的生物传感器CPinY，其结构为CFP-Pin1-YFP_cp195融...
基于FRET的生物传感器实验是解析心肌细胞复杂信号网络时空动态的有力工具，但成年小鼠心肌细胞长期培养困难，限制了遗传小鼠模型的应用。本研究建立了适用于成年小鼠心肌细胞的培养条件，使腺病毒介导的FRET生物传感器能够稳定表达并实现可重复的FRET检测。在含10 mM HEPES和0.2% BSA的最小必需培养基中加入6.25 µM b...
肾单位祖细胞（nephron progenitors, NPs）的体内微环境及其基本细胞特性仍不清楚。本研究利用表达 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的转基因小鼠，对胚胎肾中 ERK 活性进行活体成像，发现 NPs 中 MAPK/ERK 通路呈动态激活模式，而正在分化的肾单位前体细胞则表现为持续性激活。遗传学实验表...
为克服细胞间差异并有效评估生物网络中的信号传播，需要在单个活细胞中同时定量多个生物学可观测量。荧光生物传感器常用于监测蛋白相互作用和酶活性，但同步测量超过两个参数仍具挑战。本研究设计了三种光谱分离的各向异性 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，以克服该困难。作者以凋亡刺激下外源、内源和效应半胱天冬酶（caspase ...
自动细胞分割是活细胞荧光成像中单细胞分辨率定量信号动态的有力方法。单核圆形细胞的分割方法已广泛开发，但针对分化 C2C12 肌管等细长多核细胞的分割方法尚未建立。此外，肌管周围存在未分化储备细胞，使背景区域识别和后续定量困难。本文开发了一种基于二值图像求和的 watershed 分割与双组分高斯混合模型的肌管自动定量分割方法。我们使...
复杂细胞行为需要动态调控非肌球蛋白II（NMMII）调节轻链（RLC）磷酸化。本文报道一种基于同源转移荧光共振能量转移（FRET）的遗传编码生物传感器策略，用于在活细胞和生物体中追踪 RLC 磷酸化。荧光蛋白标记的 RLC 在去磷酸化构象中发生 FRET，因此可通过荧光偏振/各向异性成像识别并定量 RLC 磷酸化。该方法兼容多种荧光...
细胞外调节激酶（ERK）是决定细胞增殖、分化和迁移等命运的关键调控分子。本文提出一种用于在时间分辨生长因子刺激下学习 ERK 动力学的新型实验流程。遗传编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器具有高信噪比，可在每个时间点获取大量单细胞 ERK 活性；计算机控制微流控则精细调节刺激的时间模式。利用该平台，作者观察到静态表皮生长因子...
小GTPase作为分子开关，通过GDP/GTP结合循环调控植物抗病、花粉管生长、根毛发育、细胞壁模式形成和激素响应等过程，因此监测其在植物细胞内的激活状态是理解其功能的关键。本研究建立了一种植物版Förster共振能量转移（FRET）探针，即Ras与相互作用蛋白嵌合单元（Raichu），用于在活体水稻细胞中监测水稻小GTPase O...
在干细胞分化中，关键信号分子如何受生化因子与物理刺激共同调控仍不清楚。本研究检测细胞外调节激酶（ERK）的时间动态，以阐明机械化学线索对平滑肌细胞（SMC）分化中ERK磷酸化的共同调控。作者将基于荧光共振能量转移（FRET）的ERK生物传感器转染至间充质干细胞（MSC），评估纳米图案基底、生长因子和药物对ERK活性的影响，并关联SM...