Mining single-cell time-series datasets with Time Course Inspector.
得益于生物传感器活细胞成像的最新进展，显微实验可产生数千条单细胞时间序列。为识别具有不同时间行为、对应不同细胞命运的亚群，我们开发了时间课程检查器（Time Course Inspector, TCI）——一个用 R/Shiny 编写的独特工具，将时间序列分析与聚类相结合。借助 TCI，用户可以方便地检查时间序列、绘制不同数据视图并...
The Q336H MAPT Mutation Linked to Pick's Disease Leads to Increased Binding of Tau to the Microtubule Network
tau 蛋白病是一类以 tau 蛋白异常聚集为特征的神经退行性疾病。家族性病例中 MAPT 基因突变通常降低 tau 与微管的结合并促进胞质不溶性聚集。近期发现的 Q336H 突变与 Pick 病相关，体外研究显示其反而增强微管聚合，表现出与其他 tau 突变相反的特性。本研究利用构象敏感 tau 生物传感器 CST，在活细胞中表征...
A Guide to Fluorescence Lifetime Microscopy and Förster's Resonance Energy Transfer in Neuroscience.
荧光寿命成像（FLIM）与福斯特共振能量转移（FRET）是神经科学家可用于在离体和活体条件下利用光探测复杂生物系统结构与功能的高级光学工具。在神经生物学中，它们主要用于研究蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质复合物的构象变化，以及监测基于FRET的遗传编码生物传感器，尤其适合对光遗传学触发的神经元变化进行光学监测。由于理解FLIM与FRE...
An Antiviral Drug Screening Platform with a FRET Biosensor for Measurement of Arenavirus Z Assembly.
淋巴脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）等沙粒病毒编码的Z蛋白是病毒生命周期中的关键结构蛋白，其自组装特性驱动病毒出芽和颗粒产生，并参与抑制I型干扰素产生，因此Z蛋白及其组装形式是拉沙热等沙粒病毒出血热的潜在药物靶点。本研究开发了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的生物传感器Zabton，用于检测LCMV Z蛋白组装。该传感器由...
Monitoring Cannabinoid CB2 -Receptor Mediated cAMP Dynamics by FRET-Based Live Cell Imaging.
本文报道了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的活细胞成像方法，用于监测大麻素 CB2 受体介导的环磷酸腺苷（cAMP）动态。CB2 受体主要通过抑制腺苷酸环化酶发挥 G 蛋白偶联信号功能，但单细胞水平上激动剂依赖的 cAMP 动态监测仍缺乏。作者建立了稳定共表达人源 CB2 受体和 FRET cAMP 生物传感器 E...
Single-Cell Activation of the cAMP-Signaling Pathway in 3D Tissues with FRET-Assisted Two-Photon Activation of bPAC.
细菌光激活腺苷酸环化酶（bPAC）广泛用于信号转导研究，但其双光子吸收截面低，难以通过双光子激发高效激活。本研究利用单体青色荧光蛋白1（mTFP1）的高双光子吸收特性，基于FRET辅助光激活技术开发了可双光子激活的bPAC（2pabPAC），即mTFP1ΔC11与bPAC的融合蛋白。在2pabPAC中，mTFP1吸收870 nm双光...
High-Throughput Screening for Inhibitors of the SARS-CoV-2 Protease Using a FRET-Biosensor.
随着 SARS-CoV-2 疫情持续，疫苗研发滞后使快速开发或重定位治疗药物尤为关键。蛋白类生物传感器可利用常规分子生物学设备完成筛选，避免昂贵化学探针。作者构建了针对 SARS-CoV-2 3C样半胱氨酸蛋白酶（3CLpro）的 FRET 生物传感器，由增强型青色荧光蛋白 eCFP 与黄色荧光蛋白 Venus 通过含 3CLpro...
Primary cilium-dependent cAMP/PKA signaling at the centrosome regulates neuronal migration.
主纤毛（primary cilium, PC）是由中心体组装的小型细胞器，突出于多数真核细胞表面，在细胞迁移中发挥关键作用，但其机制尚不清楚。本研究显示，PC 通过产生环磷酸腺苷（cAMP）并激活中心体蛋白激酶 A（PKA）来调控神经元迁移。基于 FRET 的 cAMP 生物传感器活体成像揭示，胚胎、出生后及成年迁移神经元在中心体处...
FRET-Based Ca
荧光共振能量转移（FRET）生物传感器能够以高时间分辨率动态可视化活细胞中的分子事件。具有光谱可区分荧光蛋白对的FRET传感器可在双FRET活细胞成像中提供清晰对比。本文开发了一种基于EGFP和FusionRed荧光蛋白的新型FRET钙离子生物传感器（FRET-GFPRed）。通过不同滤光片设置，该传感器可与典型ECFP/YPet ...
High-performance FRET biosensors for single-cell and in vivo lead detection.
铅的各种形式长期隐蔽地危害人类健康，血铅水平（BLL）是诊断铅中毒程度的常规指标，但尚无明确安全范围。为开发可用于活体生物的检测工具，作者工程化了一种基因编码的荧光共振能量转移（FRET）型二价铅（Pb2+）生物传感器 Met-lead 1.44 M1。该传感器表观解离常数（Kd）为 25.97 nM，检出限（LOD）为 10 nM...
A Biosensor for the Mitotic Kinase MPS1 Reveals Spatiotemporal Activity Dynamics and Regulation.
有丝分裂中染色体准确分离依赖染色体-纺锤体互作错误校正和纺锤体组装检查点（SAC）。激酶 MPS1 是这两个过程的关键调节因子，确保后期启动前染色体双定向。为解析 MPS1 激活的时间、空间及其调控，作者开发了高敏感、高特异的 FRET 生物传感器 MPS1sen。通过将 MPS1sen 分别锚定到动粒、着丝粒和染色质，研究发现 M...
Establishing a sensitive fluorescence-based quantification method for cyclic nucleotides.
约40%的处方药通过G蛋白偶联受体（GPCR）发挥药效。受体激活后会引起第二信使如环腺苷酸3′,5′-单磷酸（cAMP）浓度的瞬时变化。目前已有多种基因编码生物传感器可在活细胞或组织中监测cAMP波动，其中基于Förster共振能量转移（FRET）的Epac1-camps蛋白是表征明确的cAMP传感器。新配体的药理学评价常需对产生的...
Illuminating the allosteric modulation of the calcium-sensing receptor.
许多膜受体受营养物质调控，但单一受体如何整合多种营养信号仍不清楚。钙敏感受体（CaSR）可被钙离子和多种氨基酸等调节，是维持细胞外钙稳态的关键 G 蛋白偶联受体。本研究开发了一种无细胞时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET）构象型 CaSR 生物传感器，通过精确控制环境营养物浓度，解析受体激活伴随的主要构象变化。该体系显示，Ca2...
Sarcomere integrated biosensor detects myofilament-activating ligands in real time during twitch contractions in live cardiac muscle.
肌节是心肌收缩的功能单位，但此前无法在活体心肌中实时研究细丝激活动力学。本研究报道一种整合入心肌肌节的心脏肌钙蛋白C（TnC）FRET生物传感器，通过等位替换内源TnC实现原位表达。该传感器首次提供证据，表明在单次心肌收缩过程中存在多种细丝激活配体，包括与TnC相互作用的肌钙蛋白I（cTnI）以及循环肌球蛋白。结果显示，TnC FR...
FRET Reporter Assays for cAMP and Calcium in a 96-well Format Using Genetically Encoded Biosensors Expressed in Living Cells.
G蛋白偶联受体（GPCR）受激素或神经递质刺激后，常引起胞浆环磷酸腺苷（cAMP）和钙离子（Ca2+）浓度改变，从而触发细胞反应。本文描述一种基于微孔板读板机的荧光共振能量转移（FRET）检测方法，利用基因编码生物传感器 H188 和 YC3.60，在单层或悬浮活细胞中实时监测 GPCR 激动剂处理后 cAMP 或 Ca2+ 浓度变...
Photoswitchable Antagonists for a Precise Spatiotemporal Control of β
β2-肾上腺素受体（β2-AR）是典型的G蛋白偶联受体，也是具有重要生理与疾病相关性的药理学靶点。本文报道了Photoazolol-1至3（PZL-1–3）一系列可光切换的偶氮苯β2-AR拮抗剂，其活性可被光可逆调控。这些光致变色配体基于偶氮化策略设计，以p-乙酰氨基偶氮苯取代多种β2-AR拮抗剂中的疏水基团。作者利用基于荧光共振能...
A STING-based biosensor affords broad cyclic dinucleotide detection within single living eukaryotic cells.
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...
Multiple basic amino acid residues contribute to phosphatidic acid-mediated inhibition of rice potassium channel OsAKT2.
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...
Calcineurin Aβ-Specific Anchoring Confers Isoform-Specific Compartmentation and Function in Pathological Cardiac Myocyte Hypertrophy.
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...
Multiplexed GTPase and GEF biosensor imaging enables network connectivity analysis.
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...