FLIPs：用显微镜“看”细胞信号活动的新方法

基因编码荧光生物传感器可将特定生物分子事件转化为光学信号，但现有传感器常需修饰目标蛋白，且许多分子过程难以成像。为此，研究人员开发了FLIPs（荧光各向异性与线性二色性探针），其设计利用荧光蛋白光学方向性这一未被充分利用的特性。
FLIPs包含四个功能组件：荧光部分（如荧光蛋白）、柔性连接体、膜靶向部分和目标结合部分。无目标时，荧光部分取向随机；与目标结合后，其相对细胞膜的取向受限，这种变化可通过线性二色性（LD）显微镜检测。LD通过比较不同线偏振光激发的荧光强度，反映分子取向，具有比率读数、可多重检测等优势。
实验中，初始FLIP设计测试了不同膜锚定物、连接体和荧光蛋白，筛选出KB1753-eGFP-HRas等有效探针。该探针能检测Gαi1的激活：在表达组成型活性Gαi1*的细胞中，LD显著变化；在μ阿片受体（μOR）激活后，LD迅速改变，拮抗剂处理后恢复，表明可实时成像非修饰G蛋白活性，甚至内源性表达的G蛋白。
FLIPs还扩展到GPCR研究，利用纳米抗体NB33、NB80分别检测μOR和β2肾上腺素受体（β2AR）的活性，优化后的NB80Lite探针响应更快。在 arrestin 信号研究中，NB32-eGFP-HRas检测到B2R-β-arrestin复合物在胞吞过程中的构象变化，这是此前未发现的现象。
此外，FLIPs可用于多种目标，如Gαq、Gαs、Gβγ、小GTP酶RacA和胰岛素受体等。结合自主研发的三扫描共聚焦LD显微镜，成像速度和灵敏度大幅提升，能捕捉亚秒级动态，且性能优于易位传感器。
FLIPs无需修饰目标、灵敏度高、响应快，为细胞信号研究提供了强大平台，有望推动 polarization 显微镜成为主流功能成像工具，助力基础研究和药物研发。