褪黑素是具有多种生物功能的分子，在食品中作为促健康生物活性成分具有重要价值，酵母产生褪黑素的能力已在近十年得到充分证明。然而，由于酵母代谢产生的褪黑素浓度通常很低，其定量分析面临成本高昂的技术挑战。本研究针对这些分析难题，优化了一种基于G蛋白偶联受体（GPCR）的酵母生物传感器，用于褪黑素的检测与定量。通过策略性遗传修饰，显著提高了...
本研究将真菌信息素蛋白酶重新引入活酵母生物传感器，用于识别并区分仅含单氨基酸差异的肽配体。作者以工程化酿酒酵母为平台，整合真菌 G 蛋白偶联受体（GPCR）、内源信息素信号通路以及荧光蛋白或番茄红素可见读出模块，并组成型分泌对应信息素蛋白酶。通过剂量响应实验，系统表征了酿酒酵母、白念珠菌、裂殖酵母、八孢裂殖酵母和日本裂殖酵母五种信息...
工程化蛋白生物传感器以高灵敏度响应特定生物分子并触发精确细胞反应，是诊断与合成细胞生物学的重要目标。以往设计多依赖结合结构明确分子；将柔性化合物识别与预期细胞响应耦合可拓展应用。本文提出一种计算策略，用于设计构象动态蛋白与肽之间的信号复合物。为验证方法，作者构建了超敏感趋化受体—肽对，可在原代人T细胞中引发强信号响应和显著趋化。与传...
微生物合成大麻素有望为重要治疗分子提供稳定、低成本且可持续的来源，但放大生产以竞争传统植物来源仍具挑战。当前构建菌株的能力远超筛选高产菌株的能力，形成代谢工程瓶颈。本文报道一种基于酵母的生物传感器，用于检测微生物产生的Δ9-四氢大麻酚（THC），以提高筛选通量并降低成本。作者将五种人源大麻素G蛋白偶联受体（GPCR）转入酿酒酵母，发...
真核细胞利用G蛋白偶联受体（GPCR）感知从化学小分子到光等多种信号。本文利用GPCR的感知能力构建面向实际应用的酵母全细胞生物传感器。以具有神经调节和免疫调节活性的大麻素为概念验证对象，构建基于人CB2受体的酵母生物传感器，并通过模块化优化获得高灵敏度与宽动态范围。作者在三类难度递增的应用中验证其有效性：首先筛选化合物库，发现两个...
酿酒酵母是研究人类 G 蛋白偶联受体（GPCR）的有力工具，因其可被耦合到酵母交配信号通路。然而，包括 μ 阿片受体在内的部分受体在酵母中缺乏功能，原因可能是酵母膜中主要存在麦角固醇而非胆固醇。本研究通过基因工程使酿酒酵母产生胆固醇，并引入多种 μ、δ 和 κ 阿片受体，构建了高敏感性的阿片生物传感器，能够重现激动剂结合谱和拮抗剂抑...
血清素是参与多种生理过程的关键神经递质，也是合成生物活性吲哚胺和生物碱的重要前体。人体中血清素感知与信号转导可由12种与Gα蛋白偶联的G蛋白偶联受体（GPCR）介导。此前，人源血清素GPCR与Gα蛋白在酵母中已被证明可作为血清素全细胞生物传感器，但不同受体变体间的系统表征及其用于高分辨率定量仍缺乏。本研究在两种pH下，对编码全部12...
溶质载体（SLC）转运体是重要药物靶点，但多数筛选依赖放射性或荧光底物摄取，存在通量、生理环境和安全性限制。本研究报道基于阻抗的无标记全细胞生物传感器 xCELLigence 的新应用，通过底物诱导 G 蛋白偶联受体（GPCR）激活来研究多巴胺转运体（DAT）活性。该检测命名为 TRACT 检测，其假设是 DAT 介导的胞外多巴胺清...
褪黑素是松果体分泌的吲哚胺类神经激素，其受体 MTNR1A 和 MTNR1B 属于 G 蛋白偶联受体（GPCR）家族，参与睡眠、昼夜节律和情绪调节，并参与抑制肿瘤生长，因此是失眠、昼夜节律睡眠障碍和癌症的重要分子靶点。酿酒酵母是检测人源 GPCR 激动剂活性的高通量宿主。作者此前建立了基于 GPCR 的酵母荧光生物传感器，采用高敏感...
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...
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...
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...
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...
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...
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...