蛋白激酶调控几乎所有主要信号通路，因此可视化激酶活性的时空动态对理解细胞信号至关重要。本文报道了一种从头设计的激酶活性报告子，命名为 NOVARK，其由单条多肽链组成，包含多个模块化基序，分别作为特异性激酶底物和报告元件。NOVARK 可发生磷酸化诱导的高阶组装，表现为超亮 GFP 液滴，其动态范围大于现有基于 Förster 共振...
G蛋白偶联受体（GPCR）是人类基因组编码的最大一类跨膜受体，可响应神经递质、激素、光子等多种胞外刺激。受刺激后，GPCR 激活胞内异三聚体 G 蛋白（Gαβγ），进而将信号传递至效应器并引发细胞反应。由于 GPCR 与 G 蛋白在生理和疾病中的广泛重要性，发展高准确度、适用于相关实验体系的 G 蛋白信号活性测量方法具有重要意义。本...
cAMP 差异检测器原位（cADDis）是一种新型生物传感器，可连续测量活细胞中环磷酸腺苷（cAMP）水平。该传感器由环状置换荧光蛋白连接至 Epac2 铰链区构建，形成单一荧光团生物传感器，结合 cAMP 后荧光可升高或降低。传感器具有红色和绿色向上版本以及绿色向下版本，并可提供靶向不同亚细胞定位的版本。本研究采用绿色向下 cAD...
G蛋白偶联受体（GPCR）是已上市药物最常见的靶点，在生理和病理过程中发挥核心作用。除经典 G 蛋白信号转导外，受体构象、β-arrestin 偏向性信号以及来自质膜以外细胞内位置的信号日益受到重视，下游信号还具有严格的时间和空间区室化特征。荧光与生物发光生物传感器在活细胞中解析 GPCR 信号事件方面发挥了关键作用。为理解现有 G...
蛋白-蛋白相互作用（PPI）是细胞信号网络的基础。由于PPI高度动态，细胞检测常能更真实地反映生物学环境，但不同PPI检测之间可能出现不一致，部分原因在于将荧光蛋白或酶等大功能模块融合到目标蛋白上，会扰动其稳定性、亚细胞定位和相互作用。表位标签体积较小，扰动较低，但通常缺乏体内可追踪性和功能。本文开发了结合V5标签的细胞内纳米抗体N...
遗传编码荧光生物传感器可通过光学检测追踪活细胞和组织中的细胞内信号动态。许多此类传感器基于 Förster 共振能量转移（FRET）原理。本文详述了一种利用光纤光度计在活体动物中检测 FRET 型生物传感器信号的简单方法。将腺相关病毒（AAV）脑内注射以表达遗传编码 FRET 生物传感器，数周后利用光纤光度计实时记录自由移动成年大鼠...
越来越多的证据表明，许多关键胞内信号事件被区室化于动力学不同的细胞微区室中。遗传编码荧光生物传感器是解析区室化信号的强大工具，但现有方法通常依赖目标蛋白融合与过表达，可能干扰天然信号通路。本文提出一类名为 FluoSTEPs（靶向内源蛋白的荧光传感器）的新型生物传感器，将自互补分裂绿色荧光蛋白、CRISPR 介导的基因敲入和荧光共振...
约40%的处方药通过G蛋白偶联受体（GPCR）发挥药效。受体激活后会引起第二信使如环腺苷酸3′,5′-单磷酸（cAMP）浓度的瞬时变化。目前已有多种基因编码生物传感器可在活细胞或组织中监测cAMP波动，其中基于Förster共振能量转移（FRET）的Epac1-camps蛋白是表征明确的cAMP传感器。新配体的药理学评价常需对产生的...
胰腺胰岛通过β细胞分泌胰岛素和α细胞分泌胰高血糖素维持血糖稳态，其分泌失调是糖尿病的核心环节。为克服三维胰岛结构对细胞内信号机制研究的限制，作者建立了人源伪胰岛系统与微流控微灌注平台。先将人胰岛解离为单细胞，再在富营养培养基中重聚成直径约150–200 μm的伪胰岛，并通过腺病毒高效转导基因。该平台可同步获取GCaMP6f钙生物传感...
G蛋白偶联受体（GPCR）信号是真核细胞响应环境刺激的主要方式，但天然信号转导架构和表达水平的多样性使刺激-响应关系难以预测。作者利用酿酒酵母基因组工程，构建了一个绝缘、模块化的最小化 GPCR 信号转导系统，以研究如何借助合成生物学工具理性调节细胞对刺激的响应。通过计算建模与实验重构，作者解析了关键信号组分的最小集合贡献，提出通过...
Förster 共振能量转移（FRET）可直接观察 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活异源三聚体 G 蛋白。本研究在人类 Gα13 亚基多个位点插入 mTurquoise2，旨在开发基于 FRET 的 Gα13 激活生物传感器。三种荧光标记 Gα13 变体因能定位于质膜并在 LPA2 受体激活后招募 p115-RhoGEF 而被认为具...
近年来，荧光蛋白工程与活细胞成像技术的协同进步，推动了用于追踪生命系统多尺度信号动态的遗传编码荧光报告蛋白的发展与应用。这类生物传感器具有特异性、敏感性和通用性，并借助荧光的非侵入、非破坏特性及遗传编码能力，特别适合在活细胞和动物中监测信号过程。过去十年，已有大量荧光报告蛋白被开发，用于追踪第二信使与代谢物动态、酶激活与活性、细胞周...
大麻素受体与其他G蛋白偶联受体（GPCR）一样，可通过多条相关信号通路传递信号。近年来，遗传编码、可转染的cAMP生物传感器使监测GPCR介导的cAMP信号显著简化。转染这些传感器的细胞系可被连续监测，从而以前所未有的细节分析受体介导的信号过程。本文描述一种可转染生物传感器方案，该传感器通过生物发光共振能量转移（BRET）报告细胞内...
神经肽 galanin 通过结合三种 G 蛋白偶联受体 GAL1R、GAL2R 和 GAL3R 发挥生理与病理作用，但缺乏稳定且亚型特异的配体，限制了 galanin 系统的解析。本文报道一种新的短肽 GAL2R 特异性配体 Ala5-galanin (2–11)。作者通过 125I-galanin 竞争结合实验测定其对三种受体的亲...
完全理解G蛋白偶联受体（GPCR）生物学的最后前沿，是在完整生物系统内实时评估GPCR活性、相互作用与信号传导，包括检测受体活性、转运、二聚化、蛋白-蛋白相互作用、第二信使产生及下游信号事件，并具备高空间分辨率和快速动力学读出。基于共振能量转移（RET）的生物传感器在体外和细胞检测中已能实现上述监测，但将其应用于完整动物仍面临困难。...
环磷酸腺苷（cAMP）是G蛋白偶联受体（GPCR）激活后信号转导的关键第二信使。研究Gs偶联受体时，需要一种能够连续监测cAMP浓度动力学变化并覆盖较宽动态范围的检测手段。为此，作者通过进化改造了一种cAMP发光生物传感器，使其更好地覆盖活细胞中存在的生理浓度范围。与免疫分析相比，进化后的生物传感器构型能够以更低劳动强度的格式准确追...