离子通道通过选择性允许离子跨膜流动控制神经元等可兴奋细胞的电特性。为调节神经元兴奋性，信号蛋白和分子会改变离子通道的生物物理性质，并常与通道结合形成异源通道复合物。传统检测通道与调节蛋白相互作用的实验需要外源标记，可能改变蛋白行为并降低生理相关性，且难以提供活细胞中相互作用的时间过程信息。光学生物传感器（如X-BODY Biosci...
许多G蛋白偶联受体（GPCR）定位于初级纤毛，但纤毛对GPCR信号的功能意义仍不清楚。本研究聚焦D1多巴胺受体（D1R）和β2肾上腺素受体（B2AR），二者均通过升高环磷酸腺苷（cAMP）传递信号，但纤毛定位不同。D1R在IMCD3细胞纤毛上富集，破坏纤毛并不影响其表面表达或浓度依赖性cAMP反应。作者开发了可分辨纤毛内与纤毛外cA...
无标记（label-free）是描述多种前沿生物传感器技术的统称，这些技术因在七次跨膜 G 蛋白偶联受体（GPCR）药物发现中的应用而受到广泛关注。无标记生物传感器能够在活细胞中非侵入性地实时解析受体介导的应答，具有较高信息纹理和较广的信号通路覆盖范围，有助于研究经典单通路检测难以处理的受体整合信号转导生物学。该技术在人类原代细胞（...
环磷酸腺苷（cAMP）是介导多种生物学反应的重要第二信使。Gs 偶联 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活可经腺苷酸环化酶升高细胞内 cAMP，Gi 偶联 GPCR 激活则降低 cAMP。传统 cAMP 检测多为终点法，需要积累 cAMP 并裂解细胞。近年来，基于荧光共振能量转移（FRET）的 cAMP 生物传感器可在活细胞中实时定量 ...
药物发现的核心在于利用药理学检测理解药物分子的作用靶点、效力、功效与安全性。无标记生物传感器驱动的细胞表型检测能够在全细胞水平实时、非侵入地追踪药物在天然细胞中的整体作用，具有通路覆盖广、灵敏度高、信息量大和无需细胞工程改造等优点，正成为新一代表型检测手段。然而，由于药物–靶点相互作用具有固有复杂性，这类检测常被视为“黑箱”。本文首...
同时监测活细胞内多种蛋白的转运具有重要价值，因为许多受体蛋白在同一细胞中协同发挥作用，但现有荧光标记技术限制了功能受体对的机制研究。作者将荧光激活蛋白（FAP）技术与高通量流式细胞术结合，发展出一种稳健、灵敏且通用的新型生物传感器，用于在同一细胞中研究多种转运蛋白。该模型系统采用与人β2肾上腺素受体（b2AR）融合的FAP AM2....
生物发光共振能量转移（BRET）生物传感器在过去十年中已被广泛用于在活细胞中研究蛋白-蛋白相互作用和细胞内信号转导。本综述讨论为研究 G 蛋白偶联受体（GPCR）生物学、药理学和信号转导而开发的多种 BRET 生物传感器。GPCR 可形成包含 G 蛋白或 β-arrestin 的两类多蛋白信号复合物，具有功能选择性的药物可分别影响 ...
G蛋白偶联受体（GPCR）在多种生理和疾病相关过程中发挥关键作用，是制药工业的重要靶点。尽管约30%的上市药物靶向GPCR，但其潜力仍远未充分开发。新药先导化合物发现需要对成千上万化合物进行高通量活细胞筛选。虽然基于微孔板的高通量筛选平台已成熟，但微阵列和微流控技术具有微型化、自动化和生物传感器集成潜力，可能重新定义GPCR活细胞筛...
环磷酸腺苷（cAMP）是多种G蛋白偶联受体（GPCR）的第二信使，也是评价GPCR特异性配体生物活性的有用读出分子。本文报道了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的cAMP生物传感器Epac2-camps，并将其与杆状病毒BacMam转导系统相结合。所构建的BacMam-Epac2-camps病毒转导系统可简便、稳健地在多...
无标记动态质量重分布（DMR）是一种前沿检测技术，可实时检测活细胞中的整合细胞反应。该技术通过检测生物传感器涂层微孔板上由刺激诱导的传感器表面附近总生物量变化所引起的折射率改变来实现。本文描述了一套详细方案，将 DMR 技术用于表征 G 蛋白偶联受体（GPCR）的功能行为，而传统终点法通常仅检测 cAMP、Ca2+ 或肌醇磷酸等单一...
本文旨在开发一种适用于G蛋白偶联受体（GPCR）的通用信号转导系统。GPCR是大多数真核细胞中最重要的膜受体家族，也是药物研发的主要靶标。配体结合通常引起受体分子内亚纳米级构象重排。作者将编码生物发光供体海肾荧光素酶（RLuc）和荧光受体蛋白GFP2的序列分别插入线虫气味受体ODR-10的C端和第三胞内环（IC3），构建BRET2-...
鱼类如何在大体积水体中检测痕量分子尚不清楚，推测其可能利用嗅觉受体识别水溶性化合物。斑马鱼仅有98个功能嗅觉受体，却能选择性检测并识别水中多种化合物，这一现象仍难以解释。本文研究鱼类嗅觉的生化与分子机制，报道了一种生物工程斑马鱼嗅觉受体OR131-2的研究。该受体从HEK293S四环素诱导表达系统中亲和纯化获得。共聚焦显微镜显示，受...
基于细胞成分动态质量重分布（DMR）的无标记生物传感器技术有望在活细胞中实时将 G 蛋白偶联受体（GPCR）信号转化为复杂光学“指纹”。本文提出一种用于解析无标记响应细胞机制的策略，并将 DMR 技术与当前 GPCR 药物发现中常用的传统第二信使检测进行比较。DMR 测量的整体性使其能够：（i）探测 GPCR 沿全部四类 G 蛋白信...
腺苷酸环化酶（AC）被认为是受体信号整合的关键节点，但其整合作用多在复杂通路中的单点接触层面研究。本研究以forskolin为药理学探针，采用共振波导光栅（RWG）生物传感器，在AC-cAMP-PKA模块层面考察G蛋白偶联受体（GPCR）的信号整合。该传感器为折射率敏感型光学生物传感器，可无标记、无细胞操作地检测配体诱导的细胞内动态...
当前 GPCR 细胞学检测常依赖荧光染料装载、荧光标记靶标或报告基因表达，这些操作可能改变靶 GPCR 的细胞生理状态，并受化合物脱靶干扰。无标记光学生物传感器技术可提供非侵入性方法研究 GPCR 激活与信号转导。该平台仅用一套检测体系即可评价药物对耦联不同信号通路（Gs、Gi、Gq）的多种 GPCR 的作用，具有较高灵敏度，并能检...
嗅觉受体（OR）是 G 蛋白偶联受体，负责识别气味分子，但此前难以大规模制备有功能的 OR 蛋白。本文建立了一种哺乳动物表达系统，用于大规模生产和纯化功能性 OR。作者从四环素诱导的 HEK293S 细胞系中纯化人嗅觉受体 hOR17-4，并通过生物反应器悬浮培养扩大产量，经免疫亲和层析和尺寸排阻层析获得 >10 mg 单体 hOR...
当前针对G蛋白偶联受体（GPCR）的药物发现高度依赖人工细胞系统，常具有通路偏倚。作者开发无标记光学生物传感器细胞检测，用于在生理及疾病相关环境中研究内源受体的系统细胞生物学和GPCR配体的系统细胞药理学。共振波导光栅（RWG）生物传感器可检测传感器表面附近局部折射率的微小变化；由于细胞内折射率取决于生物量（蛋白质、分子复合物）的密...
本文比较了两种表面等离子共振（SPR）生物传感器方法在筛选G蛋白偶联受体（GPCR）溶解条件中的优势与局限。作者以趋化因子受体CCR5为模型，利用Biacore 2000/3000/T100串行仪器和Biacore Flexchip阵列平台，评估96种去垢剂在溶解CCR5的同时是否保持其对构象敏感Fab（2D7）的结合活性。串行平台...
β-arrestin 通过抑制 G 蛋白信号并启动 β-arrestin 依赖信号，关键调控七次跨膜受体（GPCR/7TMR）。偏向性配体和受体突变使 G 蛋白介导与 β-arrestin 介导信号可药理学分离，但 β-arrestin 双重功能的分子机制仍不清楚。作者利用 β-arrestin 2 的分子内生物发光共振能量转移（B...
细胞信号通过细胞靶点介导，并由下游信号网络的空间与时间动态编码；时间动态与信号活性空间梯度的耦联引导细胞对刺激的响应。若能实时监测细胞信号的整合过程，将为理解细胞生物学与生理学提供新维度。光学生物传感器，尤其是共振波导光栅（RWG）生物传感器，可呈现与细胞物质动态重分布相关的、具有生理相关性的整合细胞响应，从而为细胞信号研究提供无创...