AMP-激活蛋白激酶（AMPK）是细胞能量代谢的核心调控激酶，也是2型糖尿病等代谢疾病的潜在治疗靶点。尽管体外研究揭示了AMPK受AMP/ATP、LKB1和CaMKK2等复杂调控，其在活体细胞与器官中的异质性仍不清楚。作者将长柔性EV连接肽引入AMPK FRET传感器AMPKAR，并将YFP替换为FRET倾向更强的YPet，构建了高...
阿托品是临床常用的抗胆碱药，通过阻断乙酰胆碱对心率的抑制作用引起心动过速，但其许多心脏效应不能仅用毒蕈碱受体拮抗解释。作者利用表达 FRET 型 cAMP 生物传感器 Epac1-camps 的小鼠心室心肌细胞，证实阿托品可阻断乙酰胆碱诱导的 cAMP 下降；意外发现即使无乙酰胆碱，或在百日咳毒素灭活 G 蛋白、M2 或 M1/3 ...
RNA病毒复制依赖宿主细胞的代谢物与能量。番茄丛矮病毒（TBSV）感染细胞后诱导过氧化物酶体和内质网膜聚集，并形成含有病毒复制酶的膜区室，但其复制所需ATP的来源长期未知。本文发现，TBSV通过病毒复制蛋白p33和p92直接招募宿主糖酵解丙酮酸激酶PK（酵母中为Cdc19p）进入病毒复制区室。被招募的PK在区室内利用磷酸烯醇式丙酮酸...
合成生物学与代谢工程使微生物细胞工厂能够生产燃料、化学品和药物，但代谢物浓度相关表型的测量与精确控制仍是瓶颈。遗传编码小分子生物传感器可将代谢物浓度与可测量或可执行输出相耦合，是解决该瓶颈的重要工具。本文综述了代谢工程中小分子生物传感器的设计、优化与应用，重点讨论转录因子（TF）型传感器的优化策略。围绕中心法则，遗传编码小分子传感器...
准确、灵敏地监测和成像活细胞中线粒体 pH 对化学生物学和生物医学具有重要意义。本文设计了一种基于刚果红（CR）修饰双发射半导体聚合物点（Pdots）的新型比率型荧光化学探针，用于活细胞线粒体 pH 的监测与成像，其机制为竞争性荧光共振能量转移（FRET）。Pdots 由三苯基膦（TPP）修饰聚氧乙烯壬基苯基醚（CO-520）、聚(...
本研究以高收率合成了一种三足型双功能荧光探针L1，其结构由罗丹明B（Rhodamine B）和1-萘异硫氰酸酯（1-naphthaleneisothiocyanate）经三(2-氨基乙基)胺连接而成。识别性能研究表明，探针L1对Al3+具有高灵敏度和高选择性，可通过FRET荧光响应和比色响应进行检测，检出限达10−8 M量级；同时，...
糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性疾病，患者需持续监测血糖以避免短期和长期并发症。目前血糖监测依赖频繁指尖采血和酶法分析，现有连续血糖监测仪存在技术缺陷、准确性不足和使用寿命短等问题。植入式细胞基生物传感器可发出与葡萄糖浓度对应的光信号，是连续血糖监测的新途径。间充质干细胞（MSC）可基因工程改造并大量扩增，且具有免疫调节特性，可减少...
一氧化氮（NO）激活 NO 敏感可溶性鸟苷酸环化酶（NO-GC/sGC），触发涉及 cGMP 的细胞内信号通路。对耳蜗毛细胞存活和听力维持，NO 介导级联既有保护也有损害潜力。本研究检测缺乏两种 NO 敏感鸟苷酸环化酶异构体之一的小鼠（NO-GC1 或 NO-GC2 敲除）的耳蜗功能。NO-GC1 或 NO-GC2 缺失不影响噪声暴...
本文报道一种基于无毒硅量子点（SiQDs）与 Förster 共振能量转移（FRET）的蛋白酶传感概念验证研究。SiQDs 作为能量供体，有机染料 DY485 作为受体，通过 RGDC 肽连接子共价连接至 SiQDs 表面。蛋白酶切割肽连接子后，受体染料从供体附近脱离，FRET 效率下降，导致受体通道荧光减弱、供体/受体强度比改变。...
近年来，少数具有 Na+ 特异性的 RNA 切割 DNAzyme 被报道，并从 NaA43 和 Ce13d DNAzyme 中鉴定出 Na+ 适配体；这些 DNAzyme 及其嵌入适配体已被用于 Na+ 检测。本研究利用荧光共振能量转移（FRET）考察 Ce13d DNAzyme 的 Na+ 依赖性折叠。当 FRET 供体和受体分别...
开发超灵敏且高选择性的荧光生物传感器仍具挑战，关键在于缺乏兼具高亮度、良好稳定性和低毒性的荧光体。本文报道了一类由两亲性聚集诱导发光（AIE）分子QAU-1自组装形成的超小AIE纳米点，其直径约5 nm，具有高荧光亮度、优异胶体稳定性和表面正电荷功能基团，可通过静电作用与生物分子偶联。以博来霉素（BLM）为概念验证分析物，将淬灭剂标...
本文提出一种评估药物及候选药物进入活细胞摄取的新方法。该方法将某类化合物的蛋白靶标改造为荧光生物传感器，通过测量不同化合物在活细胞内与其同源生物传感器的结合，并与体外测量值比较，从而对细胞摄取和胞内浓度进行排序。作者展示了两种传感器设计：一是由自标记蛋白 SNAP-tag 与化学修饰抑制剂组成的半合成传感器，用于人碳酸酐酶 II（H...
植物生长和发育最终由光合作用捕获的光能驱动。ATP 作为通用细胞能量辅因子，驱动基因表达、代谢和运输等所有生命过程。尽管对 ATP 生物化学已有机制性理解，但活体植物中 ATP 动态仍难以解析。本文利用荧光蛋白生物传感器 ATeam1.03-nD/nA 建立活体植物中 MgATP2- 的测量方法。作者构建拟南芥传感器株系，并在适合植...
本研究旨在明确前列腺素EP2受体（EP2R）激活后在人类气道平滑肌细胞（ASM）中产生环磷酸腺苷（cAMP）的亚细胞微区室。作者将基于FRET的基因编码cAMP生物传感器靶向至不同亚细胞位置：无靶向序列的Epac2-camps用于检测胞质整体cAMP；含酰化序列的Epac2-MyrPalm和含法尼基化序列的Epac2-CAAX分别定...
内皮细胞衬覆血管腔面并持续承受血流剪切应力。在血管直线段，层流剪切应力使内皮细胞沿流动方向排列，从而保护血管壁免受炎症和通透性增加。内皮细胞排列需要快速重塑肌动蛋白细胞骨架，并依赖小 GTP 酶 Rac1 的局部激活。然而，长期流动诱导的细胞排列是否需要持续且局部的 Rac1 激活仍不清楚。本研究使用基于 FRET 的 DORA R...
阿尔茨海默病中淀粉样β斑块与神经原纤维缠结共存，但二者是否病理相关仍不确定。作者选取早期 tau 病理（Braak II）且有无淀粉样斑块的人脑组织，利用成熟的 HEK 细胞生物传感器检测 tau 聚集/种子活性。结果显示，与无斑块病例相比，含斑块病例的海马和后海马旁回匀浆诱导 HEK 细胞中 tau 聚集的能力增强约2–3倍，而 ...
本文基于聚多巴胺纳米球（PDANSs）对DNA的核酸酶保护作用和适配体对三磷酸腺苷（ATP）的特异性识别，构建了一种酶辅助靶标循环信号放大荧光生物传感器。无ATP时，FAM标记的信号DNA通过π-π堆积吸附于PDANSs表面，FAM荧光因荧光共振能量转移（FRET）被猝灭，体系处于“off”状态。加入ATP后，ATP与适配体结合并触...
乳腺癌细胞利用富含肌动蛋白的侵袭足（invadopodia）降解并穿越细胞外基质。表皮生长因子受体-Src-Arg 激酶级联下游的肌动蛋白成核促进因子 cortactin 磷酸化，是侵袭足成熟和乳腺癌细胞侵袭的关键触发事件，但其功能尚未完全阐明。作者通过筛选人源 SH2 结构域文库，鉴定出 Rho 家族鸟苷酸交换因子 Vav2 可选...
近几十年来，新材料、纳米技术和跨学科发展推动了生物传感器件创新，使其在健康、安全、食品、医药和环境等领域具有广泛应用。生物传感器利用蛋白质、酶、抗体、适配体等生物大分子作为识别元件，以高选择性和特异性结合目标分子；识别事件引起生物分子结构或界面特征变化，并通过换能器转化为可测信号。荧光光谱因灵敏度高，常用于监测生物相互作用和传感器响...
交替框架折叠（AFF）和蛋白/片段交换（FREX）是用于在无固有变构性质的蛋白中工程化变构构象变化的相关技术。其主要目的之一是将普通结合蛋白转化为生物分子开关，使输入事件转化为光学或功能读出。本章提供将任意结合蛋白改造为具有FRET输出的荧光生物传感器的指南。由于AFF和FREX机制基于蛋白结构与稳定性的普遍原理，而非目标蛋白特有属...