膜受体将胞外刺激转化为胞内信号，但其分子机制仍不清楚。本文报道了一种用于设计蛋白别构信号功能的计算方法。该方法结合分子动力学模拟与 Rosetta 设计计算，在别构位点工程化氨基酸“微开关”，通过调节受体构象稳定性或长程结构耦合，重新编程特定信号特性。作者设计了 36 个多巴胺 D2 受体变体，其组成型活性和配体诱导信号与预测高度一...
G蛋白偶联受体（GPCR）通过激活相关G蛋白将胞外信号转导至胞内通路，是重要药物靶点。现有细胞法多依赖单一报告通路，且常需细胞标记或报告基因整合。细胞基电阻抗（CEI）生物传感器是一种无标记方法，无需细胞操作，可实时监测受体介导的细胞变化；其阻抗读出整合多种信号事件，对孤儿GPCR配体筛选尤其有利，并可用于患者来源细胞等更贴近疾病的...
配体偏倚信号可能对药物发现项目产生重要影响。因此，许多筛选方法现在针对单个 G 蛋白偶联受体（GPCR）下游更大范围的信号响应。基于生物传感器的平台已被开发用于捕获信号特征。尽管可以利用这些信号特征，但它们仍可能具有特定细胞类型特异性，因此此类平台可能无法在不同细胞间移植，需要进一步开发细胞特异性生物传感器。我们开发了一种互补策略，...
血清素（5-HT）是调节扁形虫神经肌肉功能、性成熟和产卵的重要信号分子。在曼氏血吸虫中，5-HT 作用于多种 G 蛋白偶联受体（GPCR），其中 Sm.5HTRL 可偶联 cAMP 并调节虫体运动。作者将该受体与化学发光 cAMP 生物传感器 GloSensor-22F 共表达于哺乳动物细胞中，建立可药理学分析抗血吸虫候选药物的检测...
蛋白互补检测（PCA）利用荧光蛋白、荧光素酶等分裂片段在完整细胞中研究蛋白相互作用，已成为药理学研究工具。G蛋白偶联受体（GPCR）活性检测对药物筛选尤为重要。工程化荧光素酶NanoLuc体积小、发光强，为开发新型PCA提供了可能。本文鉴定了NanoLuc的一个新分裂位点，并构建了一系列融合蛋白，用于检测GPCR活性。该分裂构建体可...
膜蛋白在生物技术中具有重要价值，但高产量功能性膜蛋白的制备困难限制了其在合成生物学中的应用。例如，G蛋白偶联受体（GPCR）用于全细胞生物传感器时，受限于其在所选宿主细胞表面功能性表达，可检测分子范围有限。本文提出一种简便方法，仅通过改变表达载体即可显著提高酿酒酵母中功能性膜蛋白的产量与均一性。以人腺苷A2a受体为模型，使用常用着丝...
大麻素受体1（CB1）主要表达于神经系统，调控学习记忆、疼痛和能量代谢，但缺乏直接测量其激活的方法。本研究构建了一种CB1分子内荧光共振能量转移（FRET）传感器，通过监测第三胞内环与C端尾之间的结构变化来测量CB1激活。CB1激动剂诱导FRET信号随时间和浓度增加，对应第三胞内环与C端尾距离缩短，并伴随胞内Ca2+动员、cAMP积...
血管紧张素II 1型受体（AT1R）介导血管紧张素II（AngII）的钙依赖性作用，钙调蛋白（CaM）是细胞内钙信号关键转导分子。已知AT1R亚膜域3和4可与CaM结合，但结合位点、生化性质及功能意义尚不清楚。本研究采用FRET生物传感器筛选法，在AT1R亚膜域2（氨基酸125–141）发现新的CaM结合位点，并确认亚膜域3及亚膜域...
本文报道了用于多重高通量细胞G蛋白偶联受体（GPCR）检测的Nomad技术。该技术包含一组名为Nomad Biosensors的荧光生物传感器，可通过G蛋白与第二信使转导蛋白的相互作用，测量GPCR激活后的细胞响应。GPCR是欧几里得生物中最大的膜受体家族之一，其信号转导参与多种生理过程，并与多种疾病相关，是药物研发的重要靶点。No...
全球病原监测网络的有效部署依赖于简单、特异且廉价的现场检测方法。作者基于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）开发了一种非技术性、高特异性的比色检测体系，用于检测病原来源肽类。酿酒酵母是遗传可操作的模式生物，也是常见家用产品，具有稳健性和安全性。该传感器将G蛋白偶联受体（GPCR）与可见、无试剂的番茄红素（ly...
动态蛋白-蛋白相互作用（PPIs）是细胞信号传导的基本组成，监测其调控有助于理解健康与疾病中的信号机制。基因编码的分裂蛋白生物传感器检测法（split biosensor assay, SBA），如 split TEV 方法，在研究活细胞中受调控的 PPIs 时具有重要价值。Split TEV 基于两个原本无活性的 TEV 蛋白酶片...
近年来，稳定并结晶 GPCR 的创新方法推动了 GPCR 晶体结构解析，并使纯化受体可用于生物物理和生化配体结合实验。然而，为适配这些技术，蛋白优化过程漫长，需要反复表达、溶解、纯化和功能分析数十至数百个蛋白变体。本文报道一种新颖且通用的方法，在 HEK293 细胞产生的病毒样颗粒（VLP）中平行筛选数百个 GPCR 变体的蛋白产量...
生物传感器已广泛用于在活细胞中实时捕获信号事件，并在G蛋白偶联受体（GPCR）药物筛选中评估偏向信号和变构效应。然而，将同一传感器直接移植到不同细胞类型或不同亚细胞区室时，其输出可能受细胞背景、受体表达水平和定位影响，从而造成对药物效应的误判。本文以核定位BRET型ERK1/2传感器为例，讨论如何缓解这些问题。该传感器由Renill...
阐明药物靶点如 G 蛋白偶联受体（GPCR）中的遗传变异如何影响药物反应，对精准医学至关重要。传统上，GPCR 信号研究在人工细胞系中进行，缺乏足够的生理背景。患者来源的细胞系，如淋巴母细胞系（LCLs），可代表理想的细胞模型系统。本文描述了一种新型无标记全细胞生物传感器方法，用于在 LCLs 中表征 GPCR 介导的药物反应。通常...
我们建立了一种用于检测作用于G蛋白偶联受体（GPCR）肽类的新功能筛选系统。肽类因分子大小介于小分子药物与抗体之间，且可靶向膜蛋白及胞内蛋白-蛋白相互作用，是潜在药物骨架。噬菌体展示技术虽可用于筛选作用于GPCR的肽，但其基于结合能力而非功能活性，难以确认所获肽是否具有生物活性。本系统以酿酒酵母作为肽分泌生产细胞，以稳定表达胰高血糖...
环磷酸腺苷（cAMP）是重要的第二信使，胞内 cAMP 水平定量是 G 蛋白偶联受体（GPCR）研究的关键。Gs 或 Gi 偶联 GPCR 激活腺苷酸环化酶（AC）后，分别升高或降低胞内 cAMP。本文建立了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的实时 cAMP 高通量筛选（HTS）检测法，用于在活细胞中鉴定和表征 Gs...
本专题系列从细胞生物学视角讨论细胞信号转导，重点聚焦G蛋白。G蛋白偶联受体（GPCR，又称7次跨膜受体）通常位于细胞表面；激动剂结合后，受体在质膜胞质侧激活GTP结合G蛋白。越来越多证据表明，G蛋白还可被非受体结合伙伴激活，并可在非质膜区室中发挥信号作用。在多个空间不同位置产生第二信使，代表一种尚未充分研究的信号编码方式。系列第一篇...
G蛋白偶联受体（GPCRs）是最大的一类膜受体家族，其配体包括光、肽类、激素、神经递质和小分子化合物，参与多种生理过程，具有重要治疗潜力。GPCR功能通常通过细胞实验测定，但细胞实验复杂，限制了应用；无细胞实验又受限于七次跨膜受体纯化后功能性质易改变。已有多种将GPCR固定于生物传感器表面的方法，包括抗体捕获、亲和素/生物素捕获，或...
G蛋白偶联受体（GPCR）在生理过程中起关键作用，是重要药物靶点。然而，由于其在稳定膜环境外固有不稳定，且难以找到合适表达体系，其生物物理表征极具挑战。本文展示了GPCR CXCR4的无细胞表达及其直接嵌入双嵌段共聚物膜的方法。聚合物稳定化的CXCR4可方便地固定到生物传感器芯片上，用于无标签结合分析。利用构象敏感抗体进行动力学表征...
肿瘤抑制蛋白PTEN是一种脂质磷酸酶，通过去磷酸化PIP3负调控PI3K/AKT通路。直接、快速、灵敏地监测PTEN构象与功能，是开发增强或恢复PTEN依赖性通路抗癌药物的重要前提。本文构建了一种分子内生物发光共振能量转移（BRET）生物传感器Rluc-PTEN-YFP，将Rluc融合于PTEN N端、YFP融合于PTEN C端，用...