Incorporation of a FRET Pair into a Riboswitch RNA to Measure Mg
核糖开关是能够感知小分子并调控基因表达的天然生物传感器，其结构动态对阐明调控机制和开发 RNA 生物传感器至关重要。本研究将荧光团 Cy3 及其淬灭剂 TQ3 通过位点选择性 RNA 标记（PLOR）和偶联反应，分别掺入全长腺嘌呤核糖开关 RNA 及其适配体结构域，用于在体外和细胞内监测 RNA 构象动态。结果表明，腺嘌呤核糖开关对...
Simultaneous imaging of calcium and contraction in the beating heart of zebrafish larvae.
体内心脏功能模型可保留心肌细胞与其他心脏细胞之间的复杂关系，以及旁分泌和机械电反馈机制。本研究旨在在斑马鱼幼鱼跳动的心脏中同时成像钙瞬变与心脏收缩。作者构建了表达 FRET 基比率型生物传感器 Twitch-4 的转基因斑马鱼品系 Tg(myl7:Twitch-4)。由于发射比率可抵消运动伪影，实验未使用肌球蛋白抑制剂或 tnnt2...
A FRET Approach to Detect Paraoxon among Organophosphate Pesticides Using a Fluorescent Biosensor.
有机磷（OP）农药的快速、灵敏和实时检测对现场监测至关重要。酶基生物传感器研究日益增多，来自嗜酸热放线杆菌 Alicyclobacillus acidocaldarius 的热稳定酯酶 EST2 因具有类似脂肪酶的 Ser–His–Asp 催化三联体且对 OP 亲和性高，成为有前景的生物受体。本研究评估 Förster 共振能量转移...
Emerging trends in developing biosensor techniques to undertake plant phosphoproteomic analysis.
蛋白质修饰尤其是磷酸化受复杂机制调控，使蛋白质获得功能构象，并在外界环境刺激和激素信号过程中调节重要生物学过程。磷酸化蛋白质组学是蛋白质组学中有前景的领域，用于鉴定含磷酸基团的蛋白质及其对蛋白质结构、功能和定位的影响。能够定量检测蛋白质及其翻译后修饰（PTM）的技术极大促进了对蛋白质结构与功能动态的理解。生物传感器系统是一种较新的生...
Cardiac ryanodine receptor N-terminal region biosensors identify novel inhibitors via FRET-based high-throughput screening.
ryanodine receptor (RyR) 是肌浆网 Ca2+ 释放通道，其 N 端区域 (NTR) 调控兴奋-收缩耦联中的 Ca2+ 释放，并富含与骨骼肌 RyR1 和心肌 RyR2 肌病相关的突变。本研究在小鼠 RyR2 NTR 的 A、B、C 结构域引入 FRET 供体-受体对，构建 AC-NTR 和 BC-NTR 两种...
Sponging of glutamate at the outer plasma membrane surface reveals roles for glutamate in development.
植物利用电信号和化学信号进行系统性通讯。例如，草食动物取食可触发局部细胞壁谷氨酸积累、系统性电信号和钙波，从而向邻近叶片传递损伤信息并启动防御。为监测植物细胞外和细胞内谷氨酸浓度，作者构建了表达基因编码荧光谷氨酸传感器的拟南芥品系。与定位于细胞质的传感器不同，展示于质膜外表面的传感器变体抑制植物生长和正常发育。高亲和展示型传感器品系...
CNP regulates cardiac contractility and increases cGMP near both SERCA and TnI: difference from BNP visualized by targeted cGMP biosensors.
本研究构建了靶向肌钙蛋白I（TnI）和磷酸兰尼蛋白（PLB）/AKAP18δ的荧光共振能量转移（FRET）cGMP生物传感器，用于实时监测成年大鼠心肌细胞中cGMP的亚细胞区室化。C型利钠肽（CNP）刺激GC-B/NPR-B后，TnI和PLB附近cGMP均升高；脑钠肽（BNP）刺激GC-A/NPR-A仅升高PLB附近cGMP，而不升...
Focus on biosensors: Looking through the lens of quantitative biology.
近年来，植物生物学家为在活体内定量分子与分子事件，开始以遗传编码荧光生物传感器（GEFBs）补充传统报告系统。这类传感器可直接感知分析物，使测量达到单细胞水平并随时间动态追踪。此类数据对数学建模者具有重要价值，因为更准确的测量可指导模型构建与参数化。合成生物学进展加快了传感器开发速度，同时表达光谱兼容的多种传感器现已允许对信号网络中...
Ratiometric Fluorescent Biosensor Based on Forster Resonance Energy Transfer between Carbon Dots and Acridine Orange for miRNA Analysis.
miRNA表达水平与恶性肿瘤病理过程高度相关，血清中miRNA异常表达可作为肿瘤细胞存在的可靠证据。本文提出一种基于荧光团间Förster共振能量转移（FRET）的比率荧光生物传感器，用于检测结直肠癌特异性miRNA（miR-92a-3p）。首先利用羧基修饰SiO2微球从血清中分离miRNA；随后miRNA加入检测体系引起供体吖啶橙...
Graphene oxide and fluorescent aptamer based novel biosensor for detection of 25-hydroxyvitamin D
为维持健康代谢状态，维生素D主要以25-羟基维生素D3（25(OH)D3）形式储存，对骨骼强化和钙稳态重要，因此需要检测血清水平。现有25(OH)D3定量方法成本较高，亟需低成本、高灵敏检测方法。本研究利用适配体和氧化石墨烯（GO）开发了一种经济且敏感的传感器。适配体为对靶标敏感的寡核苷酸，GO二维纳米片提供优异淬灭表面。5'端荧光...
Nonenzymatic DNA-Based Fluorescence Biosensor Combining Carbon Dots and Graphene Oxide with Target-Induced DNA Strand Displacement for microRNA Detection.
基于荧光“开-关-开”策略，我们构建了一种简单、高灵敏的DNA荧光生物传感器，用于检测microRNA（miRNA），无需复杂耗时操作。碳点（CDs）成功合成并偶联至单链燃料DNA末端，该燃料DNA通过π-π堆积吸附于氧化石墨烯（GO）表面，导致荧光淬灭。在目标miRNA let-7a存在时，燃料DNA从GO表面脱附，并通过双链DN...
Versatile Cell and Animal Models for Advanced Investigation of Lead Poisoning.
重金属铅（Pb）可不可逆损伤人体神经系统。为理解铅诱导损伤，作者将遗传编码 FRET 型铅生物传感器 Met-lead 1.44 M1 应用于两种活系统监测铅浓度：iPSC 来源心肌细胞作为半组织平台，黑腹果蝇作为体内动物模型。不同 FRET 成像模式获取代表铅存在的信号，并在不同空间维度呈现。在 iPSC 心肌细胞中，荧光信号波动...
Regulation of local GTP availability controls RAC1 activity and cell invasion.
活细胞中 GTP 的生理变化一直未被认为能调控 RAC1 激活，因为色谱或质谱测得的胞内 GTP 浓度远高于体外测定的 RAC1-GTP 解离常数（Kd）。本文结合遗传编码 GTP 生物传感器与 RAC1 活性生物传感器，证明在活细胞中，围绕 RAC1-GTP Kd 波动的 GTP 水平与 RAC1 活性变化相关。此外，RAC1 在...
Biosensors based on peptide exposure show single molecule conformations in live cells.
本文提出一种用于活细胞单颗粒追踪中研究单个蛋白构象的“binder/tag”生物传感器策略。该方法将一段7个氨基酸的短肽（tag）插入目标蛋白，使其溶剂暴露程度受蛋白构象控制；只有当蛋白处于激活或开放构象时，短肽暴露并特异性结合报告蛋白（binder）。因此，仅需直接激发明亮荧光团并观察其定位，即可反映蛋白构象，无需依赖较暗的FRE...
Recent advances in cellular biosensor technology to investigate tau oligomerization.
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...
Intravital imaging technology guides FAK-mediated priming in pancreatic cancer precision medicine according to Merlin status.
胰腺导管腺癌（PDAC）高度转移且对化疗耐药，其致密促纤维增生基质可调节肿瘤进展。本研究在小鼠和患者来源 PDAC 模型中，利用基于 FAK 的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器进行活体荧光寿命成像显微镜（FLIM）检测，实时可视化短暂调控黏着斑激酶（FAK）所介导的双向细胞-环境信号。同时，利用 FUCCI 细胞...
Design and Prototyping of Genetically Encoded Arsenic Biosensors Based on Transcriptional Regulator AfArsR.
基于工程化荧光蛋白（FP）的遗传编码生物传感器是监测生物体系内特定离子和分子动态的重要工具。三价砷离子（As3+）因能与蛋白质巯基结合而具有强细胞毒性，可抑制蛋白功能、破坏蛋白间相互作用并最终导致细胞死亡。开发 As3+ 遗传编码生物传感器有望在体外和体内研究其毒性机制。本研究以嗜酸氧化亚铁杆菌（Acidithiobacillus ...
Intrinsically disordered protein biosensor tracks the physical-chemical effects of osmotic stress on cells.
当外界环境发生剧烈变化时，细胞内理化性质随之改变，但现有方法难以在活细胞中实时、非破坏性地动态监测这些变化。本研究利用内在无序蛋白区（IDR）对环境敏感且结构可塑的特性，开发了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的基因编码荧光生物传感器 SED1。SED1 以拟南芥在缺水条件下表达的内在无序蛋白 AtLEA4-5 为传...
Single-Chirality Near-Infrared Carbon Nanotube Sub-Cellular Imaging and FRET Probes.
单壁碳纳米管（SWCNTs）在生物成像和生物传感中的应用受限于难以获得具有所需功能的单手性纳米管样品。其独特光学性质，如多条窄带近红外发射和溶剂化色移、FRET等多种信号转导模式，非常适合活细胞/生物体成像与传感。然而，纳米管间FRET在生物环境中尚未被研究。我们开发了单手性亚细胞SWCNT成像探针，并在活细胞中研究其管间FRET能...
Development and optimization of heavy metal lead biosensors in biomedical and environmental applications.
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...