Mining Genetically Encoded Biosensors from Filamentous Fungi.
遗传编码生物传感器能在活细胞中实时监测并精确调控，是前沿传感工具。然而，面向新分析物的真核遗传编码生物传感器开发受限于信号-受体对不足。将细菌生物传感器转入真核细胞以扩展检测空间已取得显著成功，但由于真核与原核基因表达系统差异显著，优化细菌来源传感器具有挑战性。成功案例表明，直接从真核系统开发正交信号-受体对可能是可行方案。丝状真菌...
Intracellular VHHs to monitor and modulate GPCR signaling.
单域抗体片段（VHH，又称纳米抗体）因分子量小、可进入隐蔽表位，在药物研发和细胞内过程研究中具有独特优势。已有细胞内VHH主要靶向胞质蛋白或转录因子，而靶向膜蛋白、尤其是G蛋白偶联受体（GPCR）的VHH较少。GPCR参与多种生理反应，是重要治疗靶点，但其构象复杂性长期阻碍药理学与结构解析。2010年代初以来，细胞内VHH被用于稳定...
Editorial: Visualization of molecular dynamics in live cells by fluorescent protein-based biosensors.
本文是专题编辑文章，介绍基于荧光蛋白（FP）的生物传感器在活细胞中可视化分子动态的研究进展。细胞通过膜受体接收胞外配体、细胞间相互作用和机械信号，并经激酶、磷酸酶、第二信使、小GTP酶和转录因子等通路转导，其时空动态控制分化、迁移、增殖和存活。遗传编码的FP生物传感器可实时监测这些分子事件。文中综述了FRET、BRET、环置换FP（...
Genetically encoded fluorescent biosensors for GPCR research.
G蛋白偶联受体（GPCR）调控广泛生理与病理生理过程，理解其在不同细胞环境中的激活与功能至关重要。GPCR 激活受胞外刺激动态调控，且新证据显示其可在内体等细胞器中发挥亚细胞功能，因此需要高时空分辨率精确监测 GPCR 激活过程。本综述介绍可在活细胞中实时监测 GPCR 激活的遗传编码荧光生物传感器，覆盖胞外配体结合、GPCR 构象...
Illuminating the complexity of GPCR pathway selectivity - advances in biosensor development.
G蛋白偶联受体（GPCRs）仍是药物发现的核心靶点。其广泛表达和广泛的信号转导作用决定了它们在人体生理中的重要性。尽管超过800种GPCR共享共同结构，但独特差异决定配体特异性和通路选择性。从传统放射性配体结合实验和器官浴收缩反应提供的简化图景，到认识介导GPCR激活并将其转化为生理效应的分子介质，配体结合到生物学效应之间的路径日益...
Exploring G protein-coupled receptors and yeast surface display strategies for viral detection in baker's yeast: SARS-CoV-2 as a case study.
病毒感染给医疗体系和全球经济带来沉重负担，准确诊断是有效治疗与控制的关键。生物传感器已作为可及且准确的检测手段用于多种重要病毒，但多数基于无细胞物理或化学相互作用；活体微生物在病毒检测中潜力尚未充分开发。基于细胞的生物传感器因通用性和经济性受到重视，然而酵母平台用于病毒诊断仍局限于间接抗体识别。本文提出一种在酿酒酵母中检测病毒的新策...
Engineering G protein-coupled receptor signalling in yeast for biotechnological and medical purposes.
G蛋白偶联受体（GPCR）是人类基因组中最大的膜蛋白家族，具有保守的七次跨膜结构，广泛参与细胞内外信号感知。酿酒酵母天然表达用于糖和信息素感知的三种GPCR，其中信息素通路因易于构建和读取，被广泛用于在模式真核细胞中研究异源GPCR信号。本综述系统总结了在酵母中开展功能性GPCR研究的策略，重点讨论将异源GPCR成功表达并偶联至酵母...
Advantages and shortcomings of cell-based electrical impedance measurements as a GPCR drug discovery tool.
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...
Tuning Vector Stability and Integration Frequency Elevates Functional GPCR Production and Homogeneity in Saccharomyces cerevisiae.
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...
Method for rapid optimization of recombinant GPCR protein expression and stability using virus-like particles.
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...
Thematic minireview series: cell biology of G protein signaling.
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...
Mining the potential of label-free biosensors for seven-transmembrane receptor drug discovery.
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（...
Troubleshooting and deconvoluting label-free cell phenotypic assays in drug discovery.
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...
BRET biosensors to study GPCR biology, pharmacology, and signal transduction.
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 ...
Towards the miniaturization of GPCR-based live-cell screening assays.
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...
Study of bioengineered zebra fish olfactory receptor 131-2: receptor purification and secondary structure analysis.
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...
Label-free optical biosensor: a tool for G protein-coupled receptors pharmacology profiling and inverse agonists identification.
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...
Large-scale production and study of a synthetic G protein-coupled receptor: human olfactory receptor 17-4.
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...
Non-invasive Optical Biosensor for Probing Cell Signaling.
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...