探索植物生物學的基因編碼螢光生物傳感器的設計、應用和局限性

了解多細胞生物中的信號傳導和代謝過程需要了解小分子的空間動力學和體內酶、轉運蛋白和其他蛋白質的活性，以及細胞內和跨組織的生物物理參數。受體、配體和激活狀態的細胞分佈必須與代謝物的細胞分佈信息相結合，與代謝通量和信號動力學有關，以實現體內生物化學的前景。基因編碼的傳感器是工程熒光蛋白，已針對各種小分子（例如離子和代謝物）或報告生物物理過程（例如跨膜電壓或張力）而開發。已經採取了第一步來監測體內轉運蛋白的活性。成像技術以及樣本處理和刺激方面的進步使植物科學研究人員能夠在完整植物中實施傳感器技術。在這裡，我們提供了基因編碼傳感器的發展簡史，並概述了可用於量化和可視化離子和代謝物分佈和動力學的傳感器類型。我們進一步討論了特定傳感器設計、成像系統和样本操作的優缺點，提供了技術選擇的建議，並對未來的發展進行了展望。