钙激活蛋白酶（calpains）切割蛋白并改变其功能，过度活性是神经退行性疾病等疾病的病理标志。现有 calpain 活性检测多依赖死后组织，通量低、成本高且回顾性强，限制抑制剂筛选。本文建立清醒小鼠脑内实时检测 calpain 活性的新方法：用 AAV 载体在小脑神经元表达 FRET calpain 传感器，并通过植入光纤套管记录...
金属纳米颗粒的局域等离激元加热为通过可控热应力破坏癌细胞提供了有前景的策略。然而，在复杂组织环境中细胞如何感知并响应微尺度温度变化仍不清楚。本文研究等离激元诱导的局部加热如何重塑肿瘤球状体中细胞内信号传导和细胞命运，重点关注细胞外调节激酶（ERK）通路。表达 FRET 型 ERK 生物传感器的 HeLa 球状体接受由金纳米星作为纳米...
TDP-43 病理是肌萎缩侧索硬化（ALS）、额颞叶痴呆（FTD）和边缘系统为主年龄相关 TDP-43 脑病（LATE）等神经退行性疾病的标志。患者中胞质 TDP-43 聚集伴随核定位与功能破坏。TDP-43 是 RNA 结合蛋白，调控转录加工并抑制隐匿外显子剪接，其功能丧失导致基因表达失调。尽管重要，聚集与功能障碍的联系仍不清楚，...
三磷酸腺苷（ATP）作为自分泌和旁分泌嘌呤能信号分子，可释放至细胞外空间并参与正常细胞间通讯、损伤与免疫反应。作者此前报道了一种基于荧光蛋白的遗传编码 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，可检测微摩尔水平的细胞外 ATP。本研究通过 ATP 结合位点定点突变和细胞表面展示优化，开发了第二代传感器 ECATS2，其对细...
RAS/ERK 通路在多种癌症的诊断与治疗中起核心作用，ERK 活性在单细胞内高度动态，并通过 c-Myc、c-Fos、Fra-1 和 Egr-1 等效应蛋白驱动增殖、代谢等过程。本文利用活细胞 FRET 生物传感器 EKAR3.1 测量 ERK 活性，并与下游靶蛋白的循环免疫荧光（4i）多重染色联用，构建单细胞活细胞信号与固定细胞...
血管性血友病因子（vWF）是循环系统中的大分子糖蛋白，在血管损伤处感知水动力并募集血小板形成血栓。本文开发了一种FRET生物传感器，用于监测vWF对水动力的构象变化。该传感器锚定于细胞表面，全长vWF的A2结构域两侧分别融合ECFP和YPet荧光蛋白对。将293T细胞接种于微流控通道后，2.8 dyn/cm2剪切力（28 µN/cm...
丛枝菌根（AM）真菌与植物形成共生关系，影响植物磷酸盐（Pi）吸收途径、代谢和根细胞生理。尽管 Pi 作用重要，其在菌根根中的分布与响应动态仍缺乏实时细胞水平监测。传统 Pi 测定方法难以实现活体单细胞动态成像。随着共聚焦显微镜定量成像和遗传编码荧光传感器的发展，细胞内 Pi 浓度实时成像成为可能。其中，基于荧光共振能量转移（FRE...
可视化软质和活体生物材料中的机械应力分布，对理解生物过程和优化材料设计至关重要，但因其复杂性、动态性和力学敏感性而极具挑战。由于多糖广泛存在于多种生物材料中，作者设计了一种整合 Förster 共振能量转移（FRET）张力传感模块与碳水化合物结合模块（CBM）的生物传感器 FTSM-CBM，用于实时监测这些材料的应力分布。通过简单滴...
荧光生物传感器为在活体系统中以高时空分辨率追踪和定量蛋白活性提供了强大工具。然而，遗传编码荧光蛋白的表达可能干扰内源信号通路，导致发育和生理异常。EKAREV-NLS 小鼠模型携带基于 FRET 的生物传感器，用于监测细胞外调节激酶（ERK）活性，已在多种细胞类型和器官中体内体外广泛应用。本研究报道 EKAREV-NLS C57BL...
近期增强 cGMP 信号治疗心血管疾病的临床试验重新引发对肾脏 cGMP 生物学的关注，但其在肾小球内皮细胞（GECs）和足细胞中的作用仍不清楚。本研究利用在 GECs 或足细胞中表达 FRET 型 cGMP 生物传感器 cGi500 的小鼠急性肾切片，实现细胞内 cGMP 的实时可视化。给予心房利钠肽（ANP）或一氧化氮供体 SN...
Förster 共振能量转移（FRET）在荧光蛋白生物传感器中广泛用于监测活细胞内生化活动的动态变化。FRET 比值（受体与供体信号之比）常作为 FRET 效率的替代指标，但需借助仅含供体或仅含受体的样品校正信号串扰，且对激光强度、检测器增益等成像条件高度敏感，导致不同实验或时间点之间难以直接比较。受多重生物传感器条形码成像方法启发...
荧光共振能量转移（FRET）生物传感器是细胞生物学和G蛋白信号研究的重要工具。荧光寿命成像显微镜（FLIM）可避免荧光强度法的许多缺点，并能定量测量生物传感器的激活状态或FRET状态。然而，目前仍缺乏可靠的FLIM-FRET生物传感器，且已有数据处理与分析流程存在可重复性挑战。本研究在原代小鼠胰腺导管腺癌（PDAC）活细胞中建立了一...
细胞内可交换锌离子池并非静态，既会响应外界扰动，也会随细胞周期自然波动。本文提供一套基于荧光共振能量转移（FRET）生物传感器进行长时程活细胞成像的实验方案，用于监测表达胞质锌传感器 NES-ZapCV2 的 MCF10a 细胞中游离/不稳定锌（labile Zn2+）的动态变化。方案包括细胞培养与维持、Zn2+ 控制最低培养基（M...
细胞钙稳态是多种生理过程的基础，但细胞内钙分布不均。哮喘发作时，上皮和炎症细胞分泌血小板衍生生长因子（PDGF），诱导气道平滑肌（ASM）细胞增殖迁移，导致气道狭窄。本研究构建亚细胞靶向 FRET 生物传感器，研究 ASM 细胞不同区室的钙调控。PDGF 诱导的细胞质钙（[Ca2+]C）升高源于细胞外钙内流和内质网（ER）钙（[Ca...
TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）是一种RNA结合蛋白，在部分神经退行性疾病的中枢神经系统中以聚集形式积累。TDP-43聚集也是包涵体肌病（IBM）等退行性肌病敏感且特异性的病理特征。来自肌萎缩侧索硬化（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）脑裂解液的TDP-43聚集物可在体内外作为自模板化聚集种子，支持类朊毒体样细胞间传播。IBM...
γ-secretase 在中枢神经系统中发挥关键作用。我们近期开发的遗传编码 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，已能在培养活神经元中逐细胞记录 γ-secretase 活性，但其在体内的调控机制仍不清楚。本研究采用近红外（NIR）C99 720-670 生物传感器和 NIR 共聚焦显微镜，在活体小鼠脑内定量记录单个...
酿酒酵母会根据营养可用性调整代谢，通常从葡萄糖发酵转向乙醇呼吸。现有对代谢调控的理解多基于群体平均，而营养转变可能引起单细胞异质响应。本文提出 iCRAFT 方法，将基于 ATP 的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器 yAT1.03 与呼吸抑制剂 Antimycin A 联用，以在单个酵母细胞中区分发酵代谢与呼吸代...
为阐明肥胖和2型糖尿病所致保留射血分数心力衰竭（HFpEF）的机制，作者构建在leprdb背景上稳定表达Epac1-PLN Förster共振能量转移（FRET）生物传感器的小鼠模型。db/db小鼠出现肥胖、2型糖尿病及HFpEF表型，表现为轻度左室肥厚、左房充盈压升高和舒张功能受损。活细胞成像显示，与健康db/+心肌细胞相比，db...
小鼠心肌细胞中表达钙/钙调蛋白调控的环核苷酸磷酸二酯酶1（PDE1）的 PDE1A 和 PDE1C 两个亚家族；PDE1C 是人心中主要亚家族，可水解 cAMP 和 cGMP。此前报道 PDE1 抑制剂 ITI-214 在心力衰竭患者中产生正性肌力作用，主要归因于 cAMP/PKA 信号，但 PDE1 对心脏 cGMP 的调控尚未直...
CRISPR技术因具有极高的灵敏度和特异性，已被广泛用于病原体检测。尽管高长径比微结构在增强生化反应中的应用潜力已受到关注，但其在CRISPR检测中的应用仍较少。本研究开发了一种基于FRET的生物传感器，将高长径比微结构与Cas12a介导的trans-cleavage相结合，用于检测HPV 16 DNA片段。结果表明，密度更高的微柱...