环磷酸腺苷（cAMP）是介导多种生物学反应的重要第二信使。Gs 偶联 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活可经腺苷酸环化酶升高细胞内 cAMP，Gi 偶联 GPCR 激活则降低 cAMP。传统 cAMP 检测多为终点法，需要积累 cAMP 并裂解细胞。近年来，基于荧光共振能量转移（FRET）的 cAMP 生物传感器可在活细胞中实时定量 ...
本文报道一种基于蛋白的发射比率荧光生物传感器，用于检测溶液中游离锌离子，灵敏度达皮摩尔水平。该传感器以去锌碳酸酐酶II为识别单元，Alexa Fluor 594共价标记于His36Cys位点作为荧光供体；当Zn2+结合去锌酶后，促进Chesapeake Blue磺酰胺进入活性中心并作为FRET受体。590 nm激发下，供体617 n...
序列特异性DNA结合蛋白（DBP）的灵敏、可靠检测对蛋白质组学、基因组学和生物医学具有重要意义。本文报道了一种基于荧光放大共轭聚合物的新型无标记策略，用于超灵敏、可视、定量和“开启型”检测DBP。该策略利用阳离子共轭聚合物（CCP）与嵌入染料构建Förster共振能量转移（FRET）体系，以关键转录因子核因子κB（NF-κB）为模型...
癌症细胞的快速高效检测是早期癌症诊断的主要挑战。本研究构建了一种微型多通道芯片，采用新型氧化石墨烯（GO）基 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感策略，通过检测染料标记适配体/GO 复合物在癌细胞诱导下的荧光恢复，实现癌细胞的原位检测。荧光强度测量与图像分析表明，该微流控生物传感方法对目标癌细胞 CCRF-CEM 细胞的...
组织转谷氨酰胺酶2（TG2）是广泛表达的转谷氨酰胺酶家族成员，可介导多种蛋白底物之间的转酰胺化反应，并作为具有GTP酶活性的G蛋白发挥作用。在GDP/GTP结合及细胞内钙水平升高时，TG2可发生显著构象变化，并相互调节其酶活性。本研究构建了一种TG2生物传感器，利用Förster共振能量转移（FRET）结合荧光寿命成像显微镜（FLI...
本文报道了一种基于聚合物点与金纳米粒子间荧光共振能量转移（FRET）的癌胚抗原（CEA）荧光生物传感器。以聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)点（PFO dots）作为高亮发光体，金纳米粒子（Au-NPs）作为猝灭剂，通过单链DNA（ssDNA）杂交构建三明治结构。CEA适配体连接PFO dots与Au-NPs，使PFO dots荧...
为改变典型分子适配体信标（MAB）以检测不同分析物，目前需要更换整个传感单元，包括昂贵的荧光标记物。本研究开发了一种基于DNA的可重构分子适配体信标。该传感器由可变部分和恒定部分组成：可变部分包含适配体链及其互补链，恒定部分为双标记Förster共振能量转移（FRET）对的寡核苷酸，两部分通过DNA杂交连接。传感器存在折叠（高FRE...
钙是通用信使，可将多种环境刺激和发育信号转化为特定细胞与发育反应。真菌虽普遍依赖 Ca2+ 信号调控生长、发育和致病，但缺乏可在单细胞水平成像亚细胞 Ca2+ 时空动态（即 Ca2+ 特征）的稳健方法，限制了相关研究。本文报道首次在真菌中成功表达基于 FRET 的 Ca2+ 生物传感器 Cameleon YC3.60。对表达该传感器...
基因编码钙指示剂已成为在活体复杂组织和神经回路中成像信号的重要工具，但由于其人工多模块组成，结构-功能关系往往不清楚。本文结合蛋白质工程与动力学、光谱及生物物理分析，系统表征基于 Förster 共振能量转移（FRET）的钙生物传感器 TN-XXL。通过工程化酪氨酸荧光光谱，作者发现四个钙结合 EF-hand 中 EF3-1 和 E...
本研究在啮齿动物脑切片中结合电生理记录与新型荧光生物传感器成像，实时监测单个神经元内蛋白激酶A（PKA）的激活。电生理以慢后超极化钾电流（I_sAHP）作为膜水平PKA磷酸化事件的指标；生物传感器包括基于Epac的cAMP探针（Epac1-camps、Epac2-camps300）和基于AKAR的PKA活性探针（AKAR2.2、AK...
转录因子（TF）通过结合DNA并诱导其弯曲调控基因表达，但现有方法难以在单分子水平快速检测活性TF。本文报道一种基于单分子DNA弯曲的FRET蛋白生物传感器。该传感器由一条含三个A5 kink和CAP结合位点的双链DNA构成，两端分别标记FRET供体Cy3B和受体ATTO647N。无CAP时，A5 kink使DNA末端距离接近För...
三磷酸腺苷（ATP）是主要能量货币，参与许多生物过程。动物细胞中的 ATP 监测系统有助于研究能量代谢与生物过程的关系。基于荧光共振能量转移（FRET）的荧光 ATP 生物传感器 ATeam（基于 ε 亚基的分析测量 ATP 指示剂）已被报道用于监测培养细胞中的 ATP 水平，作者通过显微注射和紫外线照射方法将其引入线虫。为确认 A...
重金属在环境中积累对动植物构成风险，但监测潜在累积点存在规模与经济挑战。本研究提出并测试了一种基于植物荧光共振能量转移（FRET）变化响应锌（Zn）积累的方法，以植物体内锌水平作为环境健康代理。作者将植物锌转运蛋白两端融合荧光蛋白，构建 ProPtZNT1-DsRed-PtZNT1-ECFP（PRZC）嵌合蛋白，并转入拟南芥和杨树两...
本文提出基于荧光寿命成像显微镜（FLIM）的相量（phasor）方法用于生物传感器 Förster 共振能量转移（FRET）检测，并证明该方法对生物传感器设计以及细胞环境中固有的荧光伪影具有稳健性。作者以一系列双链和单链 GTPase 生物传感器为对象，这些传感器用于报告 Rac1 和 RhoA 活性的亚细胞定位；同时对所获得的 F...
锌是多种细胞过程所必需的微量元素，其稳态在生物体内受到严格调控。荧光传感器已成为监测活细胞中可交换锌浓度的重要工具。一类生物传感器以碳酸酐酶（CA）为识别元件，利用其可调亲和力、优异金属选择性以及芳基磺酰胺配体结合锌后产生的荧光信号。本研究将碳酸酐酶与红色荧光蛋白融合，构建了一系列基因编码的基于 Förster 共振能量转移（FRE...
细胞黏附激酶（FAK）的正确亚细胞定位对细胞黏附、迁移和力学转导等过程至关重要，但其在不同膜微区中的活性调控机制仍不清楚。为在活细胞中可视化不同膜微区的 FAK 活性，作者开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的 FAK 生物传感器，并通过脂质修饰将其靶向至去垢剂抵抗膜（DRM）区域或非 DRM 区域。结果显示，在细胞黏附到细胞...
本文报道了一种基于二氧化硅纳米颗粒的无标记DNA生物传感器，可用于检测炭疽杆菌（Bacillus anthracis）相关未标记单链寡核苷酸。该传感器利用固定在纳米颗粒表面的阳离子共轭聚合物聚噻吩与单链寡核苷酸及杂交寡核苷酸相互作用时发生的光学变化：只有当与聚合物结合的探针ssDNA与互补目标杂交后，才出现荧光信号。为提高灵敏度，作...
本文报道了一类分子量可控、无离子基团、水溶性好且发射量子产率高的单功能化共轭聚合物，用于改善荧光生物传感器与成像应用。作者以2-溴-7-碘芴为预单体，在9,9′位引入八聚乙二醇单甲醚侧链，获得水溶性预单体4。通过高收率合成有机金属引发剂(dppe)Ni(Ph)Br，并在单晶X射线衍射中确认其结构，使预单体4在30秒内完成聚合，获得平...
活细胞中单激发波长的比率型 FRET 生物传感器测量常受离子敏感性和 FRET 对聚集影响，影响定量分析。本文比较不同 FRET 对，研究生理离子浓度变化对 cAMP 生物传感器定量比率测量的影响。作者将 Epac1 型 cAMP 生物传感器中的 eCFP/eYFP 荧光对替换为 mCerulean/mCitrine。结果显示，eC...
本文提出一种用于慢性荧光生物传感器长期监测的无线可编程植入电子平台。长期无线植入荧光强度传感器面临生物相容性、传感器长期稳定性以及低功耗微型化电子设计等挑战。该平台基于IEEE 802.15.4-2003协议实现双向遥测，可在极低功耗下运行，支持超过三年的电池寿命，并允许多个传感器无线组网。在单次荧光测量中，电路驱动激光二极管激发传...