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...
过去十年已设计多种基于荧光共振能量转移（FRET）的细胞内环核苷酸检测生物传感器，但可用于环磷酸鸟苷（cGMP）的传感器较少，能检测低纳摩尔 cGMP 的更少。本研究旨在开发对 cGMP 具有高亲和力的 FRET 型 cGMP 生物传感器，作为细胞内信号研究工具。作者以恶性疟原虫 cGMP 依赖性蛋白激酶（PfPKG）羧基端环核苷酸...
理解阿尔茨海默病及相关 tau 病中异质性病理是发现疾病修饰疗法的关键挑战。本文提出一种基于时间分辨荧光共振能量转移（time-resolved FRET, TR-FRET）的细胞内生物传感器技术，用于监测细胞中自发形成的有毒与无毒 tau 寡聚体集合。tau 病以微管结合蛋白 tau 的病理性聚集为特征，近年证据提示可溶性 tau...
蛋白激酶表达与活性增强是肿瘤细胞增殖和癌症进展的关键，相关激酶形成复杂互作网络。为评估激酶抑制剂对信号网络的影响，作者建立了基于荧光共振能量转移（FRET）生物传感器的高内涵成像方法，用于在两种三阴性乳腺癌（TNBC）细胞系 HCC1806 和 Hs578T 中定量检测 ERK 和 AKT 活性。首先利用 EGF 刺激及不同 MEK...
Tau 蛋白聚集是 tau 蛋白病共同病理特征，其积累与细胞毒性和神经元退行性变直接相关。由于缺乏监测 Tau 聚集的合适方法，相关治疗研究进展缓慢。本研究建立了一种基于活细胞的检测体系，用于检测和定量活细胞内 Tau 聚集。该体系采用分子内 FRET 生物传感器 CST，可监测不同细胞条件下 Tau 聚集的分子动态。作者筛选了能够...
Förster 共振能量转移（FRET）在绿色荧光蛋白突变体之间被广泛用于监测蛋白质相互作用，并作为荧光生物传感器的读出模式。尽管荧光团之间的距离和分子夹角对 FRET 至关重要，但荧光蛋白 FRET 的结构细节一直缺乏。本文报道了荧光蛋白 mCerulean3 和 cpVenus 在生物传感器 Twitch-2B 内发生 FRET...
磷脂酸（PA）是植物中调控多种基本生物学过程的信号脂质，但现有 PA 检测方法难以在活体细胞和组织中精确解析其时空动态，导致 PA 作用机制仍不清楚。本研究开发了 PAleon，一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的 PA 特异性光学生物传感器，可报告质膜上具有生物活性的 PA 浓度及其动态变化。PAleon 对生理浓...
在多数微生物培养中，D-葡萄糖是主要碳源和能源，但小规模培养中葡萄糖定量仍具挑战。为此，作者开发了一种基于FRET的葡萄糖生物传感器，可用于微反应器培养。该传感器由葡萄糖结合蛋白MglB夹在两个荧光蛋白之间构成FRET对：青色荧光蛋白mTurquoise2作为供体，黄色荧光蛋白Venus作为受体。D-葡萄糖结合后，MglB发生构象变...
基因编码的FRET生物传感器是可视化活体细胞与组织中蛋白活性和信号事件的重要工具。与生化方法相比，FRET生物传感器可在活体中非侵入性地实现信号过程的空间—时间检测。尽管该技术概念相对简单，但实验流程复杂，包括传感器优化、数据采集和图像处理三个步骤，每一步均存在挑战。本章重点讨论数据采集与图像处理，并以分子内RacFRET生物传感器...
蛋白质相互作用常采用基于 Förster 共振能量转移（FRET）的定量分子显微镜研究。本研究将线性解混 FRET（lux-FRET）与基于 FRET 的环磷酸腺苷（cAMP）生物传感器 CEpac 联合应用，用于分析 5-HT7 受体（5-HT7R）与 5-HT1A 受体（5-HT1AR）之间的寡聚化及其对 cAMP 信号的重要性...
遗传编码 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器是实时感知细胞内信号转导时空动态的关键工具。随着对多条信号通路串扰研究的深入，FRET 生物传感器需要进一步优化，以便在单细胞中同时监测多种生化活性，并在传感器丰度较低时仍能检测其激活。本文报道了第二代 Aurora 激酶 A（AURKA）FRET 生物传感器的开发。首先，...
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）的调控性坏死形式。危险相关分子模式（DAMPs）由死亡细胞释放并参与多种病理过程，但其释放调控机制尚不清楚。凋亡和焦亡可通过荧光共振能量转移（FRET）生物传感器（如SCAT1和SCAT3）检测，但此前缺乏用于监测坏死性凋亡的生物传感器。作...
Lck在T细胞受体（TCR）信号中起关键作用。作者开发了一种新型高灵敏FRET生物传感器ZapLck，用于在活细胞中以高时空分辨率可视化Lck激酶活性。ZapLck显示，T细胞中约62%的Lck信号处于预激活状态。在Lck缺陷的JCam T细胞中，Lck预激活消失；用野生型Lck（LckWT）回补可将其恢复至51%，而推测失活的突变...
单分子GTP酶RalB由RalGEF激活，调控自噬与侵袭，但其多功能性机制不清。作者发现RalGEF RGL2除促进侵袭外，也是自噬所必需。他们开发自动图像分析方法Endomapper，用一个通道分割内膜区室、另一通道测量目标蛋白强度，并生成随机伪区室校正偶然共定位，以定量内源RGL2与RalB在早期内体、循环内体、自噬体和反式高尔...
钙离子振荡及其引发的钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）激活对胚胎发生以及神经、免疫和心脏信号传导至关重要。受精可直接诱发钙振荡，但随后CaMKII活性的动态模式仍不清楚。为弥补这一空白，作者首先使用现有唯一CaMKII激活生物传感器Camui；该传感器包含CaMKIIα，因此仅报告这一变体的激活。为同时检测所有内源CaM...
环磷酸腺苷磷酸二酯酶（PDE）是心脏β肾上腺素能受体（β-AR）信号的重要调节因子。PDE3通常被认为是大型哺乳动物和人心脏中的主要cAMP水解酶，而PDE4在啮齿动物中占优势，但其在大型哺乳动物中的功能仍不清楚。本研究以猪心这一相关临床前模型，探讨PDE4对cAMP水解和兴奋-收缩耦联（ECC）的作用。作者利用FRET生物传感器在...
本文综述了 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器在生物检测中的应用进展。荧光技术因灵敏度高、选择性好，已广泛用于医学诊断、食品安全和环境监测，但直接荧光信号易受 pH、温度及仪器激发/发射波动干扰，定量准确性不足。比率荧光策略通过同时记录两个波长荧光强度比值改善定量，其中 FRET 可通过单激发产生较长发射，部分克服光...
钙离子-转录偶联控制血管平滑肌细胞（VSMC）表型相关基因表达，使正常收缩型VSMC在血管损伤后转为增殖型，参与修复并促进血管重塑、动脉粥样硬化和再狭窄。本文证明，对Ca2+和HCO3−敏感的可溶性腺苷酸环化酶（sAC）将人冠状动脉平滑肌细胞（hCASMCs）中的Ca2+内流与cAMP生成及CREB磷酸化联系起来。表达FRET型cA...
ERK/MAPK 通路激活是小鼠胚胎干细胞（ESCs）退出多能性并启动分化所必需的，但单个细胞中 ERK 活性的动态变化仍不清楚。作者利用基于 FRET 的基因编码生物传感器 EKAREV，实时监测分化过程中单个小鼠 ESC 的 ERK 信号动态。结果显示，ERK 活性在 ESC 群体中高度异质，同一克隆内单个细胞间存在显著差异；不...
分子拥挤对生物大分子结构与动力学性质的影响不仅取决于拥挤剂浓度，还取决于拥挤剂的分子量和结构紧密程度。本文采用荧光相关光谱（FCS）研究了分子量从17 kDa到2.7 MDa的多种生物大分子在模拟拥挤环境中的平移迁移性。实验在缓冲液中使用不同分子量的聚乙二醇（PEG）和Ficoll聚合物作为拥挤剂，分析生物示踪分子扩散系数随拥挤剂体...