背景与目的：肌浆网 Ca2+-ATP 酶（SERCA2a）在心力衰竭中功能受损。磷酸二酯酶（PDE）参与调控局部 cAMP 信号和蛋白激酶 A（PKA）活性，二者对心脏功能至关重要。本研究旨在鉴定导致糖尿病心肌病中 SERCA2a 活性下降和心脏收缩功能减退的 PDE 亚型。实验方法：野生型小鼠分别饲喂普通饲料或高脂饮食（HFD）。...
生物信号动态对理解生命过程至关重要，基于生物传感器的实时成像已革新其分析。荧光寿命成像显微镜（FLIM）相比荧光强度成像可测量与传感器浓度无关的绝对信号水平，从而支持跨动物、脑区和时间尺度的比较。然而，自荧光、背景光、光电倍增管暗电流和后脉冲等因素会削弱 FLIM 的优势。为此，作者提出 FLiSimBA，一个用于生物应用的灵活荧光...
短暂刺激可触发更持久的脑状态。G蛋白偶联受体（GPCR）可通过将慢时间尺度分子信号与神经元兴奋性耦联来维持这种状态。脑干旁桥核谷氨酸能神经元（PBNGlut）调节疼痛等持续脑状态，并表达Gs偶联GPCR，可增强环磷酸腺苷（cAMP）信号。作者询问PBNGlut神经元中cAMP是否直接影响其兴奋性及行为效应。结果显示，短暂尾击和短暂光...
钙瞬变驱动细胞释放前列腺素 E2（PGE2）。本研究结合荧光显微镜与模拟模型，可视化 PGE2 诱导的蛋白激酶 A（PKA）激活，并定量单细胞分泌的 PGE2。首先制备表达光遗传或化学遗传钙通道刺激器 OptoSTIM1 或 Gq-DREADD 的 PGE2 产生细胞；其次制备表达 Gs 偶联 PGE2 受体 EP2 和基于 För...
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...
FRET 可在原位探测分子结合，但多个 FRET 对同时测量常受供体与受体荧光团光谱带宽限制。本文提出利用供体荧光团的光致变色区分光谱重叠的 FRET 对，即使相关荧光团的吸收和发射光谱几乎相同。作者建立了该方法的理论框架，并通过数值模拟验证其可行性。为应用该系统，作者开发了用于 cAMP 依赖性蛋白激酶 A（PKA）的光致变色生物...
神经元具有复杂树突树，在不同距离接收大量输入，但分子信号从树突向细胞核传播的规则尚不清楚。DARPP-32 是纹状体输出神经元中受磷酸化调控的信号枢纽。作者结合扩散-反应建模与活细胞成像，研究 cAMP 激活的 DARPP-32 信号如何到达细胞核。模型预测，由于树突直径沿分支逐级减小，在次级树突中产生 cAMP 对细胞核的影响最大...