細胞生物學
代謝穩態的研究主要集中於組織和有機體水平，並已鑑定出諸如能量電荷感應激酶 AMPK 等分子調控機制。涉及 AMPK 及其他調節因子的反饋迴路協調細胞 ATP 的生成與消耗，從而決定能量平衡。近期研究顯示，AMPK 活性存在出人意料的振盪動力學，揭示了單細胞穩態行為中尚未明確的動力學調製機制。然而，探究細胞內反饋的動力學機制需要同時觀察多個能量學參數，而大多數代謝生物傳感器佔用相同波長帶，這使此類實驗難以開展。
我們通過構建一種紅移的基於 FRET 的 AMPK 活性生物傳感器 RAMPKAR2，克服了這一障礙；其性能可與現有基於 FRET 的 AMPK 活性生物傳感器相媲美。將 RAMPKAR2 與檢測 ATP/ADP 比值的 PercevalHR 進行多重成像，證實了在單細胞水平上，AMPK 活性與 ATP/ADP 比值的動力學緊密耦聯，滯後時間小於 6 分鐘。
將 RAMPKAR 與檢測糖酵解中間產物果糖-1,6-二磷酸（FBP）的 HYlight 配對使用，揭示了糖酵解活性與 AMPK 發生協同振盪，二者相位偏移約 1.5 小時，且這種振盪會受到持續性 AMPK 活性的抑制。綜上，這些數據推動了這樣一種模型：在時間上錯開的糖酵解 ATP 供給增加與 AMPK 去活化共同促成單細胞振盪。
📄 原文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.13.723899v1?rss=1
🏷️ AMPK FRET生物傳感器 單細胞成像 能量代謝穩態 多重熒光成像 振盪動力學