自野生型绿色荧光蛋白（GFP）cDNA 被分离以来，荧光蛋白持续照亮细胞生物学研究。如今，这些蛋白质不仅是基础研究的重要工具，也日益用于临床医学。本文综述了基于荧光蛋白技术的荧光生物成像在细胞内信号转导研究及其临床应用中的进展。作者利用荧光蛋白技术鉴定了介导流感病毒内吞与感染的关键宿主细胞信号网络，并开发了利用荧光蛋白间能量转移监测...
环腺苷酸（cAMP）及其依赖的蛋白激酶A（PKA）几乎调控所有真核细胞中的多种功能。在神经元中，cAMP/PKA 信号级联控制轴突生长、突触传递、兴奋性调节以及核内长期变化等生物学特性。用于 cAMP 或 PKA 活性的遗传编码光学生物传感器通过在活神经元中提供实时测量，显著增进了对这些过程的理解。本综述介绍了 cAMP 或 PKA...
细胞外调节激酶（ERK）是传递 Ras 和 BRaf 等癌基因生长信号至下游效应蛋白的枢纽蛋白。然而，表达活性 Ras 和 BRaf 的癌组织中 ERK 活性是否升高存在矛盾。我们推测细胞密度可能是原因。为此，构建了表达活性 HRas、NRas、KRas 或 BRaf，并携带基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理的 ER...
本研究针对分子内荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，提出了两种新的 FRET 成像度量：线性正比（LP）度量和高对比（HC）度量。二者均可由供体与受体荧光强度的加权和之比简便计算，可作为传统比率度量的替代。传统比率度量与活性分子分数之间呈非线性关系；LP 度量则与活性分子分数线性正比，能够天然解混供体-受体光谱串扰（bleed-...
AURKA过表达是上皮癌的重要标志。其编码多功能丝氨酸/苏氨酸激酶Aurora A，该激酶在中期被激活并参与细胞周期进程；在活细胞中评估其激活状态对下一代药物设计至关重要。本文报道一种Förster共振能量转移（FRET）生物传感器，用于检测Aurora A激酶在Thr288位点自磷酸化所诱导的构象变化。该传感器由EGFP供体、全长...
肿瘤获得异常迁移能力是转移的关键。Rho 家族 GTP 酶（包括 RhoA）是调控细胞运动的分子开关。本研究探讨肝细胞癌（HCC）细胞中 CD147 诱导 RhoA 失活的分子机制。采用划痕实验检测细胞迁移，利用 RhoA 生物传感器分析活细胞中 RhoA 活性，qRT-PCR 检测基因表达，Western blot 检测蛋白表达，...
本文提出利用表达于肿瘤球体内的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，非侵入性绘制三维细胞培养中生化与生理变化的时空分布。重点报道改进的 AMP 活化蛋白激酶（AMPK）FRET 生物传感器 T2AMPKAR（mTurquoise2 AMPK Activity Reporter），用于荧光寿命成像（FLIM）读出，并在...
鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子（GDI）是 Rho 家族 GTP 酶的重要负调控蛋白，可将 GTP 酶隔离在细胞膜外。本文研究 GDI–Cdc42 相互作用如何调控细胞运动中的局部 Cdc42 激活。由于细胞对 Rho 家族通路组分过表达敏感，作者开发了新型生物传感器 GDI.Cdc42 FLARE：在 Cdc42 上引入荧光共振能量转移...
Netrin-1是胚胎脊髓中引导联合轴突向腹侧中线延伸的关键胞外趋化因子，其通过受体DCC调控生长锥F-肌动蛋白重组。DCC通过激活包含Rho GTPase Cdc42的胞内蛋白复合物，参与细胞极性与定向迁移调控。为解析Netrin-1下游信号事件的空间分布，作者在培养的胚胎大鼠脊髓联合神经元中表达FRET生物传感器Raichu-C...
氧是需氧生物代谢和能量产生的关键物质，而脯氨酰羟化酶结构域酶（PHDs）对缺氧诱导因子（HIF）-1α 的氧依赖性羟基化是控制氧调节基因表达的重要步骤，构成分子水平的氧感应与响应机制。本文报道一种遗传编码的双发射比率荧光传感器 ProCY，可在体外和活细胞中响应 PHD 活性。ProCY 将 HIF-1α 来源的含脯氨酸底物肽和 V...
β-内酰胺酶（BlaM）检测法于1998年首次提出，是一种稳健的Förster共振能量转移（FRET）报告系统，可兼容多种常用细胞系。如今该检测已商品化，可低成本、便捷地用于需要荧光读出的实验。其常见应用是测量病毒融合，即病毒进入靶细胞后遗传物质释放入细胞质的关键步骤。该系统不仅能评估总融合水平，还可分析融合动力学。然而，文献中关于...
内皮屏障功能受损是炎症的重要特征。Rho 家族 GTP 酶对调节内皮屏障功能至关重要，但其在鞘氨醇-1-磷酸（S1P）诱导的内皮屏障增强中的具体作用仍不清楚。本研究采用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人真皮微血管内皮细胞（HDMEC）单层培养模型，利用电细胞-基底阻抗传感器（ECIS）测定跨内皮电阻（TER）评估屏障功能。结果显示，...
细胞与细胞外环境的通讯对其生理和病理功能至关重要，星形胶质细胞亦如此。目前星形胶质细胞与细胞外基质（ECM）蛋白相互作用的机制仍不清楚。透明质酸（HA）是脑内 ECM 的主要成分，其主要受体 CD44 表达于部分星形胶质细胞。由于星形胶质细胞功能与其形态变化密切相关，如突触间隙谷氨酸清除、迁移和星形胶质细胞增生，本研究考察透明质酸酶...
急性心肌梗死（AMI）后，坏死范围和早期炎症决定临床预后。AMI 早期心房利钠肽（ANP）和 B 型利钠肽（BNP）表达升高，血浆水平与缺血严重程度相关。既往研究显示，利钠肽（NP）经鸟苷酸环化酶 A（GC-A）和 cGMP 依赖性蛋白激酶 I（cGKI）可增强全身内皮屏障。本研究比较对照小鼠与内皮特异性 GC-A 或 cGKI 敲...
尽管造血细胞特异性 Rac2 与经典亚型 Rac1 具有 92% 同源性，二者在免疫细胞中已被证明发挥非冗余功能。为研究活细胞中 Rac 的亚型特异性动态，作者开发了一种全基因编码、单链 FRET 型 Rac2 生物传感器，并对现有单链 Rac1 生物传感器进行了显著改进。作者优化了传感器构建体，使其易于在造血细胞中表达，并在 RA...
转化生长因子β激活激酶1（TAK1）在细胞死亡、分化和炎症中发挥关键作用。本研究在皮下植入Lewis肺癌3LL细胞并注射多聚肌苷酸:多聚胞苷酸（PolyI:C）的同基因C57BL/6小鼠中，活体成像TAK1的激活。作者首先开发并表征了基于Förster共振能量转移（FRET）的TAK1活性生物传感器Eevee-TAK1。该传感器对放...
驱动蛋白-1（kinesin-1）的轻链（KLCs）结合货物并调节其活性。通过其 TPR 结构域（KLCTPR），它们可识别许多货物蛋白中由中心色氨酸被天冬氨酸/谷氨酸残基包围的短线性肽基序（W-acidic）。我们利用荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，并结合 X 射线晶体学、生化和生物物理方法，阐明 KLC2TPR 结构域与...
直接、特异性地检测生物标志物对于监测组织或伤口状态以及炎症进程具有重要意义。中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase, NE）参与多种生物学过程，与炎症性疾病相关，并富集于炎症组织、伤口渗出液及囊性纤维化患者痰液中。为检测 NE，作者设计了一种 NE 特异性蛋白传感器，其荧光特性在生理浓度下被 NE 选择性切割后...
本研究将基于FRET的葡萄糖和麦芽糖蛋白生物传感器封装到二氧化硅纳米颗粒中，用于代谢物检测。生物传感器由增强青色荧光蛋白（ECFP）与增强黄色荧光蛋白（EYFP）或citrine构成FRET供体-受体对，并夹持相应的周质糖结合蛋白。通过提高pH使正硅酸乙酯（TEOS）水解缩聚，在反相微乳液中形成二氧化硅纳米宿主；蛋白N端六组氨酸（H...
Crk家族适配蛋白是多种细胞表面受体信号转导的关键分子。CrkI和CrkII由同一基因选择性剪接产生，均含N端SH2域和SH3域；CrkII还含有C端连接区及额外SH3域，后者不直接结合蛋白，而发挥调控作用。本研究利用人Jurkat T细胞证明，环孢素A（CsA）与FK506分别抑制免疫亲和蛋白CypA和FKBP的脯氨酰顺反异构酶（...