Tau是微管结合蛋白，在生理功能中起重要作用，也参与阿尔茨海默病（AD）及相关tau病的发病。虽然不溶性、含β-折叠的tau神经原纤维缠结是这些疾病的组织病理学标志，但近期研究提示，在纤维形成之前产生的可溶性tau寡聚体可能是主要毒性物种。已有大量工作采用纯化重组蛋白策略制备tau寡聚体，以研究其构象及毒性，但迄今尚未鉴定出特定的毒...
重金属铅（Pb）对健康的危害已长期受到关注，血铅水平（BLL）目前仍是官方评估人体铅暴露程度的主要指标，但成人10 μg/dL、儿童5 μg/dL的所谓安全值对日常饮水或低水平接触是否足够可靠仍存疑。本文综述了预防铅中毒并推进铅毒理研究的方法，重点介绍高灵敏度铅监测与荧光生物传感器，包括基因编码荧光共振能量转移（FRET）生物传感器...
所有生物过程均由生化通路的协同作用产生，有限分子如何产生功能多样性仍是核心问题。空间区室化——生化活性围绕细胞内离散空间域组织——近40年前提出，已成为理解通路特异性的基础。然而，直接研究空间区室化及其机制近20年才因遗传编码荧光生物传感器等技术成为可能。这些工具可在天然生物环境中实时可视化动态生化过程，是探测空间调控的关键。本文综...
基于荧光蛋白（FP）的遗传编码生物传感器能够在活细胞和活体中实时监测分子动力学，对理解复杂细胞过程的正常功能与调控至关重要。根据待监测分子事件类型，需采用不同传感策略以优化 FP 生物传感器设计。本文综述了基于 FP 的遗传编码生物传感器及其多种策略，包括荧光蛋白转位、荧光共振能量转移（FRET）、二聚化依赖型荧光蛋白（ddFP）、...
DNA的机械特性使其能够成为许多纳米技术应用中的结构元件和传感元件。虽然特异性碱基配对相互作用和二级结构形成是设计DNA纳米器件和生物传感器中最广泛利用的机制，但DNA固有的机械刚性和柔性常被忽视。本文讨论双链DNA刚性的生物化学和生物物理起源，以及盐、温度、序列和小分子等环境和内在因素如何影响它。随后，本文批判性地审视DNA弯曲刚...
生物传感器是响应外部刺激的小型智能器件，已广泛用于临床诊断、健康管理和环境监测等领域，但目前仍迫切需要制备高灵敏、高稳定、高可靠的传感器。DNA折纸技术不仅能构建任意二维/三维形状，还能精确调控不同功能分子的排布。对DNA折纸纳米结构进行功能化，可弥补传统DNA生物传感器的不足。本文主要依据不同信号输出策略，综述基于DNA折纸纳米结...
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...
疾病早期诊断对提高治愈率、降低治疗成本具有重要意义，因此发展快速、灵敏、可靠的生物传感技术至关重要。多种纳米材料已被用于提升生物传感器性能，其中碳点(CDs)因优异的光学、电化学性质、低毒性和生物相容性而备受关注。本综述系统总结了碳点基生物传感器的最新进展。首先，按传感策略对生物传感器进行分类，并详细阐述碳点在其中的作用；其次，重点...
遗传编码生物传感器是可视化活细胞内外分析物或生物学过程时空动态不可或缺的工具。过去二十余年，随着面向新分析物或新过程的传感器不断开发，其功能、稳健性和应用范围持续提升。本综述重点介绍遗传编码生物传感器设计中的近期进展，尤其关注新颖且创新的支架，这些支架有望为未来传感与成像开辟新的可能性。文章首先概述传感域与报告域的基本设计原则，包括...
本文报道了无机氮化锌（Zn3N2）纳米颗粒用于植物细胞和动物细胞标记与成像的效率，并显示其具有可忽略的细胞毒性。作者在室温下合成了平均粒径约25 nm的Zn3N2胶体纳米颗粒，其光学带隙为2.8 eV，在可见区415 nm处产生发射。将Zn3N2胶体加入原卟啉、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、荧光素和中性红等有机染料后，染料发射强度增...
作为非抗体支架，基于纤连蛋白III型结构域（FN3）的单域蛋白（monobody）克服了抗体的尺寸与复杂性，同时保留类似互补决定区的结合环。然而，抗体及其衍生物仍是新药设计的金标准。为此，临床阶段的FN3治疗蛋白开始利用纤连蛋白天然功能作为差异化方向。单体单域蛋白小而结构简洁，可提高组织分布并缩短半衰期；不含二硫键则增强胞内还原环境...
环二鸟苷酸（c-di-GMP）是细菌中重要的第二信使，调控细菌从运动态向定着态转变，并参与细胞分裂、胞外多糖合成和生物膜形成等过程。由于 c-di-GMP 水平决定细菌表型，其合成与水解受到多重机制严格调控；干扰其稳态会影响细菌生长与存活。现有 c-di-GMP 浓度测定方法大多缺乏单细胞分辨率，无法反映胞内 c-di-GMP 的异...
我们此前报道，siRNA 瞬时敲低 ATP 合酶抑制因子 1（IF1）可提高模型胰腺 β 细胞 INS-1E 的 ATP 水平并增强胰岛素分泌。本研究考察长期过表达天然 IF1 对胰腺 β 细胞生物能量代谢和胰岛素分泌的影响。我们构建了稳定过表达天然 IF1 的 INS-1E 细胞系，发现 IF1 过表达导致 ATP 水平显著下降，...
基因编码荧光蛋白激酶生物传感器是阐明激酶组的核心工具。其适应性和多功能性使研究者能够在活细胞和完整生物体中实时观察激酶活性的时空动态。本综述系统介绍了多种激酶生物传感器类型及其在复杂生物系统中的新兴应用，重点讨论神经元系统和整体动物环境中使用的激酶活性报告器。文章概述了基于FRET的激酶活性报告器设计，包括供体-受体荧光蛋白对、激酶...
3′,5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是调控参与离子稳态和心肌兴奋-收缩耦联蛋白功能的关键第二信使。近十年来，cAMP 通过作用于离散的亚细胞区室或“微区室”来传递其多种效应，这一认识日益受到重视。本迷你综述描述了如何在活心肌细胞中可视化此类局部信号，从而更好地理解心脏生理与疾病机制。文章特别聚焦于靶向生物传感器，这类传感器可用于在...
正链 RNA 病毒的复制蛋白通过劫持宿主膜与蛋白形成病毒复制区（VRC），并在此进行高强度 RNA 复制，需要大量 ATP 和代谢前体。番茄丛矮病毒（TBSV）通过招募有氧糖酵解酶在复制区内产生 ATP，但糖酵解需要补充 NAD+。本文证明 TBSV 可将丙酮酸脱羧酶 Pdc1 和乙醇脱氢酶 Adh1 等发酵酶高效招募至病毒复制区。...
溶液相与细胞内生物传感显著增强了对生物学与病理学基础分子过程的理解。光学方法因探针和仪器成本低而受青睐；色谱方法虽有帮助，但荧光生物传感可进一步提高灵敏度，并在复杂介质中更有效。基于共振能量转移（RET）的传感器利用荧光、生物发光或化学发光（分别为FRET、BRET、CRET）作为能量供体，在分子或环境变化时引起发射光谱、寿命或强度...
心脏T管是膜内陷，对兴奋-收缩耦联至关重要。阿米替林等阳离子两亲性药物会干扰磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PI(4,5)P2）与维持管状系统连接细胞表面蛋白的相互作用。本研究旨在验证阿米替林作为心肌细胞新的去管剂。用di-4-ANEPPS染色成年大鼠心室肌细胞（ARVMs）显示，与甲酰胺不同，阿米替林诱导完全去管且不影响细胞活力。膜片钳...
G蛋白偶联受体（GPCR）药物发现正处于关键节点。传统筛选多依赖人胚肾293（HEK293）等异源细胞模型，但这类模型难以充分反映目标细胞、组织和整体动物中的生理与病理背景。当前研究正逐步转向更具相关性的细胞、组织切片和整体动物平台，并发展可在单细胞水平解析信号事件的分析方法。光学生物传感器能够实时追踪受体激活、G蛋白偶联、β-ar...
细胞信号网络是细胞响应外界刺激并决定其命运与功能的基础。荧光蛋白的发现使遗传编码荧光生物传感器迅速发展，这类传感器可在活细胞内直接表达，用于实时测量信号转导通路的时空动态。本文系统梳理了已发表的工程化荧光生物传感器，归纳其传感单元与报告单元的设计策略，包括荧光蛋白直接响应、蛋白转位、FRET/BRET/FLIM 等读出机制，以及基于...