远红光化学遗传激酶生物传感器：实现信号网络的多重及超分辨成像，开启生命奥秘新视野

时间：2025年4月22日

来源：Nature Biotechnology

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当前荧光生物传感器在分辨率和维度上存在局限，阻碍了对信号活动时空调节网络的研究。研究人员开展了远红光化学遗传激酶生物传感器的研究，成功实现四维活动成像和功能超分辨成像，还能在单细胞中对多达五种分析物成像，有助于深入探究信号网络。

荧光生物传感器（Fluorescent biosensors）通过对信号活动进行活细胞直接测量，推动了生物医学研究。然而，现有技术分辨率和维度有限，妨碍了人们解析和研究信号活动的时空调节网络。

在这里，研究人员引入了高灵敏度的化学遗传激酶活性生物传感器，它将可基因编码的自标记标签 HaloTag7 与发射远红光的合成荧光团相结合。这项技术既能实现四维活动成像，又能利用受激发射损耗（Stimulated Emission Depletion，STED）等高分辨率显微镜技术进行功能超分辨成像，从而能够在不同尺度上以所需分辨率检测信号活动。

受激发射损耗成像使得研究人员能够在单个网格蛋白包被小窝处研究蛋白激酶 A（Protein Kinase A，PKA）的活性。研究人员进一步展示了在单个活细胞中对多达五种分析物进行成像的能力，提高了生物传感器多重成像的维度。

对不同 G 蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCRs）激活后的细胞反应进行多重成像，有助于定量测量单个 GPCR - 配体对下游的时空网络状态。