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...
本文提出一种名为开放三明治分子印迹（OS-MIP）的新型抗体-聚合物偶联方法，用于在目标抗原存在下制备特异性识别矩阵。该方法将两个独立的抗体可变区片段（VH 和 VL）在相应抗原模板存在下与羧甲基葡聚糖（CM-dextran, CMD）共价偶联，所得印迹矩阵的抗原结合能力高于未印迹对照，并成功用于表面等离子共振（SPR）生物传感器，...
本文报道了一种一锅法合成 DNA–CdTe 量子点并用于序列特异性寡核苷酸检测的荧光生物传感器。传统 DNA 标记量子点多依赖链霉亲和素–生物素偶联或共价偶联，存在供体–受体距离大、成本高或合成步骤复杂等问题。作者以谷胱甘肽（GSH）和含硫代磷酸酯的特定序列 DNA 为共配体，一步合成不同发射波长的核酸功能化 CdTe 纳米晶，DN...
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...
本文报道了一种新型量子点-嵌入染料双供体Förster共振能量转移（FRET）生物传感器，用于灵敏检测pM级DNA和蛋白靶标。量子点具有宽吸收和窄对称发射，适合FRET传感，但传统QD-FRET体系中QD为唯一供体，且商业水溶性QD水动力半径（7.5-15 nm）常大于典型QD-染料FRET对的Förster半径（4-7 nm），导...
尽管已有多种基于DNA链置换的分子器件设计，但尚无明确用于实现逻辑推演的系统。本文提出一种新的核酸生物传感器模型，利用DNA或RNA链编码简单诊断规则，例如“若DNA链1存在则疾病A”或“若DNA链1和DNA链2同时存在则疾病B”。该模型以链置换为基本操作，使编码规则与输入信号相互作用，并释放代表诊断结论的核苷酸链输出。输出信号既可...
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...
内皮型一氧化氮合酶（eNOS）产生的一氧化氮（NO）对血管功能调节至关重要。caveolin-1（Cav-1）结合eNOS可使其失活，但Cav-1抑制已激活eNOS的机制不清。本研究探讨Src依赖的Cav-1磷酸化在eNOS负反馈中的作用。利用荧光共振能量转移（FRET）和共免疫沉淀（coIP），作者发现内皮细胞经凝血酶、血管内皮生...
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...
本研究开发了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的量子点（QD）免疫检测方法，用于检测和鉴定阿姆斯特丹曲霉（Aspergillus amstelodami）。生物传感器通过将 QD 与 IgG 抗体偶联，再与淬灭剂标记的分析物孵育形成；QD 供体能量经 FRET 转移至淬灭剂，使 QD 荧光降低。检测时，高亲和目标分析物置换淬灭剂标...
细胞信号转导发生在复杂且冗余的相互作用网络中，最理想的研究方式是在同一活细胞中同步监测多个组分的激活动态。近年来，生物传感器技术的进展使人们能够在同一活细胞内可视化并定量多个网络节点的激活状态。遗传编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器、正交荧光蛋白对以及荧光寿命成像显微镜（FLIM）显著提高了实验多重化的能力，使两个甚至三个...
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...
D1型多巴胺受体是中枢神经系统多巴胺能信号的主要介导者。激动剂激活后，D1受体可快速内化，但这一过程的功能意义长期不明。本研究在HEK293细胞和原代纹状体神经元中，利用实时荧光成像与FRET型cAMP生物传感器（Epac1-cAMPs），同步分析D1受体转运与cAMP积累动力学。结果显示，多巴胺或D1选择性激动剂SKF81297可...
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...