Extracellular Ca
细胞外生物分子梯度在组织发育、再生以及健康与疾病过程中日益受到重视，而细胞外钙离子浓度动态却很少被研究。本文报道了一种基于 Twitch-2B 荧光蛋白融合纤维素结合肽和胶原结合肽的低亲和力钙离子生物传感器。这些重组嵌合蛋白可结合纤维素和胶原支架，从而在活体三维组织模型中实现细胞邻近区域细胞外钙离子的支架基传感。研究发现，Twitc...
Elucidation and refinement of synthetic receptor mechanisms.
合成受体是工程化哺乳动物细胞装置的强大工具。这些生物传感器使细胞治疗能够执行复杂任务，例如在感知生理线索时调控治疗基因表达。尽管目前存在多种合成受体系统，但受体性能的许多方面仍理解不足。通常，了解受体设计选择如何影响性能特征是有用的。本研究考察了模块化胞外传感器架构（MESA），系统评估了此前未评估的设计选择，获得了显著改进的受体。...
Shear stress activates mitochondrial oxidative phosphorylation by reducing plasma membrane cholesterol in vascular endothelial cells.
血管内皮细胞（ECs）能感知血流剪切应力，但其机械转导机制仍不清楚。作者此前证明线粒体在剪切应力嘌呤能信号中起直接作用：剪切增加线粒体三磷酸腺苷（ATP）产生，触发 ATP 释放和钙信号。本研究显示，剪切应力可快速降低质膜胆固醇，从而激活线粒体 ATP 产生。利用 domain 4（D4）突变体胆固醇生物传感器成像发现，培养内皮细胞...
Mechanical Flexibility of DNA: A Quintessential Tool for DNA Nanotechnology.
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...
DNA Origami-Enabled Biosensors.
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...
A Guide to Fluorescence Lifetime Microscopy and Förster's Resonance Energy Transfer in Neuroscience.
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...
Screening and Cellular Characterization of Genetically Encoded Voltage Indicators Based on Near-Infrared Fluorescent Proteins.
作者开发了一类基于细菌光敏色素衍生近红外荧光蛋白的遗传编码电压指示剂。这些新指示剂采用跨膜电压传感域，经 640 nm 光激发，并在 670 nm 检测发射，从而可在近红外组织透明窗口成像。其光谱特性允许与蓝绿光光遗传执行器同时激活，也可与绿色钙指示剂配对实现电压-钙同步成像。经迭代优化得到名为 nirButterfly 的荧光探针...
Rhodopsin-mediated light-off-induced protein kinase A activation in mouse rod photoreceptor cells.
视网膜中光诱导的突触外多巴胺释放可降低视杆细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平，并介导光依赖性脱敏，但视杆细胞 cAMP 动态的精细时间过程因技术困难而难以解析。本研究利用表达 FRET 型蛋白激酶 A（PKA）活性生物传感器 AKAR3EV 的 PKAchu 小鼠，通过双光子活体成像观察离体视网膜中 PKA 的时空调控。除已知的开光诱...
Spatiotemporal ATP Dynamics during AKI Predict Renal Prognosis.
背景：肾小管细胞 ATP 耗竭在肾脏疾病发病机制中起核心作用，但体内 ATP 时空分布与动态难以可视化。方法：作者利用全身表达 FRET 型 ATP 生物传感器 GO-ATeam（由 ATP 合酶 ε 亚基与两种荧光蛋白组成）的 GO-ATeam2 小鼠，通过双光子显微镜在单细胞分辨率下观察热缺血再灌注和冷缺血再灌注过程中的 ATP...
Fluorescence Resonant Energy Transfer-Based Quantum Dot Sensor for the Detection of Calcium Ions.
本研究合成了一种用于检测钙离子的简单光学适配体传感器。该传感器采用半导体量子点（QD）与金纳米颗粒（AuNP）作为供体-猝灭体对，基于荧光共振能量转移（FRET）原理工作。钙离子结合后，DNA适配体发生构象变化，改变分别连接在适配体5′端和3′端的QD与AuNP之间的距离，从而导致QD发射被猝灭。在35 nM钙离子浓度下，传感器实现...
Hydrogel-Embedded Quantum Dot-Transcription Factor Sensors for Quantitative Progesterone Detection.
将生物传感器固定于功能材料中是实现器件开发与可穿戴技术转化的关键。本文报道并评估了一种固定化的量子点–转录因子–核酸复合物，用于孕酮检测，作为器件集成的初步步骤。该传感器由多组氨酸标签转录因子、量子点和荧光标记同源DNA组成，并嵌入水凝胶固定基质中。水凝胶光学透明、柔软且柔韧，可截留量子点–转录因子–DNA组装体，同时允许被测物孕酮...
Defining the ATPome reveals cross-optimization of metabolic pathways.
能量代谢紊乱是细胞功能障碍和多种疾病的重要驱动因素，但增加或维持细胞内三磷酸腺苷（ATP）水平的方法仍缺乏。为绘制调控细胞ATP的基因与通路全景图谱——ATPome，作者将全基因组CRISPR干扰/激活筛选与ATP生物传感器相结合，在呼吸、糖酵解和基础三种代谢条件下系统鉴定ATP调控基因。结果显示，ATP水平可通过促进能量生成或抑制...
A Pterin-FAM-TAMRA Tri-color Fluorescence Biosensor to Detect the Level of KRAS Point Mutation.
监测 KRAS 点突变水平（KRAS 点突变 DNA 浓度占总 DNA 浓度的比例）随临床治疗进程的变化，可指导并显著改善癌症患者的个体化治疗与疗效评估。本研究基于荧光共振能量转移（FRET）荧光猝灭和脱嘧啶位点（AP 位点）诱导的鸟嘌呤/蝶啶特异性结合，构建了一种蝶啶-FAM-TAMRA 三色荧光传感系统，用于一步评估 KRAS ...
Recent Developments of Carbon Dots in Biosensing: A Review.
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...
Dynamic analysis of 4E-BP1 phosphorylation in neurons with Tsc2 or Depdc5 knockout.
TSC1或TSC2突变导致结节性硬化症（TSC），引起mTOR过度激活，表现为S6和4E-BP1过度磷酸化。氨基酸水平调节非神经细胞mTOR依赖的S6和4E-BP1磷酸化，但在神经元中研究不足。本研究在Tsc2和Depdc5 CRISPR编辑的Neuro2a（N2a）细胞及分化神经元中，分析氨基酸水平对mTOR信号和S6、4E-BP...
Distinct effects on cAMP signaling of carbamazepine and its structural derivatives do not correlate with their clinical efficacy in epilepsy.
抗癫痫钠通道阻滞剂卡马西平（carbamazepine, CBZ）长期以来被认为可减弱cAMP信号，而cAMP信号参与癫痫发生和发作。然而，上市结构衍生物奥卡西平（oxcarbazepine, OXC）、艾司奥卡西平醋酸酯（eslicarbazepine acetate, ESL）及其主要代谢物利卡西平（licarbazepine,...
Expanding the Toolkit of Fluorescent Biosensors for Studying Mitogen Activated Protein Kinases in Plants.
丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）是植物多种生物学过程的关键调控因子。为深入理解这些激酶的作用机制，需要在不同生物学背景下对 MAPK 激活动力学进行高分辨率测量。基于荧光的基因编码生物传感器可在活组织中实时读出激酶激活的时空动态，是研究 MAPK 功能的重要工具。尽管荧光生物传感器已广泛用于动物细胞 MAPK 动力学研究，但植物中目前...
Modulation of oligonucleotide-binding dynamics on WS
寡核苷酸在二维纳米片上的非共价吸附与解吸被广泛用于设计快速光学纳米生物传感器，精确控制纳米片界面与寡核苷酸之间的弱相互作用对获得高传感性能至关重要。本文在水溶液中采用四种不同葡聚糖聚合物对超薄二硫化钨（WS2）纳米片界面进行工程化，以调控DNA探针的吸附动力学和热力学。经羧甲基葡聚糖（CM-dex-WS2）或三甲基铵修饰葡聚糖（TM...
A ratiometric fluorescent biosensor for the sensitive determination of α-glucosidase activity and acarbose based on N-doped carbon dots.
本研究基于氮掺杂碳点（N-CDs）构建了一种用于α-葡萄糖苷酶（α-glu）及其抑制剂阿卡波糖（acarbose）检测的比率荧光传感平台。α-glu可催化α-熊果苷（α-arbutin）水解释放对苯二酚（HQ），生成的HQ在碱性条件下被氧化并与聚乙烯亚胺（PEI）共聚，形成具有510 nm黄绿色荧光的PHQ-PEI共聚物。PHQ-P...
Genetically encoded biosensors based on innovative scaffolds.
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...