神经元轴突与胞体树突区细胞膜组成存在显著差异，可能影响 G 蛋白偶联受体信号。本研究利用高分辨率 FRET 生物传感器成像，测量培养大鼠海马神经元单个轴突、树突和胞体中关键信号组分基础水平的局部变化，探讨 1 型大麻素受体（CB1R）信号特征。内源性 CB1R 激活通过 Gi/o 蛋白和 cAMP 介导，使胞体树突区环磷酸腺苷依赖性...
生物传感器可用于在体内监测多种蛋白行为，但新传感器的开发与表征往往耗时费力。在传感器设计过程中，需要评估不同结构对特异性、亮度和荧光响应的影响。本文描述一种在 96 孔板格式下使用自动化显微镜进行生物传感器验证的高通量方法。该方法将生物传感器与能够刺激或抑制其报告活性的上游蛋白共表达，从而确定传感器最大激活态与失活态之间的差异，并考...
在活体系统中实时监测蛋白质相互作用对理解复杂生物学过程至关重要。荧光共振能量转移（FRET）结合荧光寿命成像（FLIM）是监测蛋白-蛋白相互作用最准确的方法之一，但传统激光扫描 FLIM 获取单帧图像需数分钟，难以用于动态活细胞与体内过程。本文提出一种衍射极限、大规模并行、时间分辨多焦点多光子显微镜（MM-FLIM），通过飞秒激光束...
环磷酸鸟苷（cGMP）是心血管系统重要信号分子和药物靶点，血管一氧化氮（NO）-cGMP通路激活可引起血管舒张，但cGMP信号在健康、疾病及cGMP升高药物治疗中的时空动态，以及特定心血管细胞类型内的cGMP浓度仍不清楚。为在体内分析cGMP信号，作者构建了表达荧光共振能量转移（FRET）型cGMP传感器蛋白的转基因小鼠，并描述了两...
荧光蛋白生物传感器通常依赖遗传编码，需要转染质粒并在细胞内表达，因而难以应用于数量稀少、难以转染的原代细胞样本。本研究采用电穿孔将蛋白形式的FRET荧光蛋白生物传感器直接递送至细胞内，无需质粒转染和表达。作者以ECFP/YPet Src FRET报告子为模型，在PDMS微流控通道中完成电穿孔递送、细胞培养与荧光成像。该报告子由Src...
快速、准确且微创的葡萄糖生物传感器对糖尿病管理具有重要意义。基于 Förster 共振能量转移（FRET）的光学葡萄糖传感器有望增强血糖控制，但缺乏在受控条件下评估光学葡萄糖传感器响应的标准体外方法。为此，本文识别了关键性能特征与响应测试方法，制备了基于 FRET 的葡萄糖生物传感器，并利用这些方法表征其性能。该传感器基于葡聚糖与葡...
Rho 家族 GTP 酶调控细胞迁移并参与癌症转移。侵袭足是与侵袭性肿瘤细胞相关的亚细胞结构，对细胞侵袭和转移至关重要。为研究 Rac1 GTP 酶在侵袭足动态中的作用，作者开发了一种遗传编码的单链 Rac1 荧光共振能量转移（FRET）生物传感器。该传感器显示，Rac1 活性被排除在侵袭足核心之外，而在侵袭足消失时活性升高，提示降...
本研究利用双光子 Förster 共振能量转移（FRET）显微镜，对活体“生物传感器”小鼠小动脉中的细胞内钙离子浓度（[Ca2+]）进行连续、非侵入性测量。所用小鼠表达遗传编码钙指示剂（GECI），包括基于 FRET 的 exMLCK 和基于荧光强度的 GCaMP2。exMLCK 的 Rmin 与 Rmax 在离体肠系膜小动脉中测定...
本研究以1-氨基萘-8-磺酸（ANS）作为色氨酸残基的Förster共振能量转移（FRET）受体和白蛋白（ALB）生物传感器，建立临床血清中ALB的均相选择性检测方法。在280与350 nm激发下，乙醇中游离ANS的470 nm荧光强度比约为1.9，而ALB-ANS复合物约为3.9，支持复合物中存在FRET。在20 mM磷酸钠缓冲液...
本文设计并合成了一种红色发射的开启型FRET分子探针1，用于选择性检测半胱氨酸（Cys）和同型半胱氨酸（Hcy）。探针1在硫醇作用下，其受体末端的2,4-二硝基苯磺酰基（DNBS）被裂解，导致荧光显著增强。探针前体BNM153为中等量子产率的FRET染料，由低量子产率（<1%）BODIPY供体BDN通过1,3-三嗪桥连接高量子产率B...
将 cAMP 生成限制在特定亚细胞位置可选择性调控功能反应，但 cAMP 信号如何被限制仍不清楚。负责 cAMP 生成的不同受体和腺苷酸环化酶亚型在质膜脂筏与非脂筏区室中分布不均。本研究在 HEK293 细胞中考察膜微区对 cAMP 反应的组织作用。使用自由扩散的 FRET 型生物传感器 Epac2-camps 测量全局 cAMP ...
为在活体中监测硝酸盐和肽转运活性，作者将双亲和性硝酸盐转运受体 CHL1/NRT1.1/NPF6.3 及四个相关寡肽转运体 PTR1、PTR2、PTR4 和 PTR5 改造为荧光活性传感器 NiTrac1 和 PepTrac。将转运体分别与黄色荧光蛋白和 mCerulean 融合并在酵母中表达后，加入底物可引发依赖底物的供体猝灭或共...
本文报道了一种由吡唑啉衍生物（PYZ）和多柔比星（DOX）组成的 pH 驱动 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，并用于 HepG2 活细胞生物成像。PYZ 作为荧光供体，DOX 作为荧光受体；在中性 pH 下 PYZ 在 375 nm 激发下产生弱绿色发射（约 485 nm），加入 DOX 后发生 FRET。随着 ...
本研究利用双色肌浆/内质网钙泵（SERCA）生物传感器和新型高通量荧光寿命读板仪（FLT-PR），建立了一种用于筛选扰动 SERCA 结构的小分子的高精度活细胞检测体系。该体系将红色荧光蛋白（RFP）融合于 SERCA N 端，将绿色荧光蛋白（GFP）融合于 N 域内部环，并在可单层或悬浮生长的 HEK 细胞系中稳定表达。通过 FL...
在胰腺胰岛中，高葡萄糖条件下胰岛素分泌伴随全胰岛钙离子同步升高，通常包括快速初始升高和随后持续振荡。传统模型认为葡萄糖代谢使胞内 ATP 升高，关闭 ATP 敏感钾通道，引起膜去极化和钙内流，但胞内 ATP 动态及其与钙信号的关系仍不清楚。本研究利用遗传编码荧光 ATP 生物传感器 GO-ATeam 和钙指示剂 fura-2，在单个...
利用遗传编码荧光或生物发光生物传感器在活细胞中进行化合物筛选，是鉴定特定信号事件新型调控分子的有效策略。活细胞筛选可保持完整信号网络，因此不仅针对单一目标分子，还可发现信号网络中任何能够调节该事件的分子；同时只有细胞可渗透或作用于细胞表面受体的化合物会被识别为命中，从而减少后续细胞渗透性优化。本文提供在96孔板中使用遗传编码生物传感...
膜型1基质金属蛋白酶（MT1-MMP）的蛋白水解活性在癌细胞侵袭和转移中起关键作用。为在活癌细胞细胞外质膜表面以高时空分辨率可视化 MT1-MMP 活性，作者开发了一种基因编码荧光生物传感器。该传感器由增强型青色荧光蛋白（ECFP）和黄色荧光蛋白变体（YPet）通过 MT1-MMP 特异性底物肽 CPKESC NL FVLKD 连接...
荧光成像为在活细胞中可视化生物分子时空动态提供了有力手段，前提是具备针对目标分子的荧光生物传感器。本文介绍一种用于脂质第二信使磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（PI(3,4,5)P3）的基因编码荧光生物传感器。该传感器克服现有脂质分析方法在空间与时间分辨率上的局限，能够明确显示PI(3,4,5)P3浓度不仅在质膜上，而且在高尔基体膜、内...
基因编码的比率型荧光生物传感器可用于在活细胞中定量测量细胞内离子浓度。本文讨论选择钙离子（Ca2+）或锌离子（Zn2+）生物传感器时需要考虑的重要因素，包括传感器的表观解离常数（Kd′）、动态范围、信噪比、亚细胞定位、pH、氧化还原状态、盐浓度以及离子结合/解离速率等。作者还分析了使用此类传感器进行定量测量的限制，并解释同一传感器在...