学习和记忆是日常生活的重要方面。当我们学习时，我们的神经元使用化学和分子信号来改变它们的形状并加强神经元之间的连接，这一过程称为突触可塑性。在安田良平 (Ryohei Yasuda) 位于马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所 (MPFI) 的实验室中，科学家们正在努力了解这些分子如何在整个神经元中发送信息。为了实现这一目标，他的团队不断致力于开发高分辨率成像技术，以可视化参与该过程的分子的活动和位置。安田实验室的博士后研究员 Ada Tang 博士开发了新型分子生物传感器，帮助她可视化两种对突触可塑性至关重要的信号蛋白 ERK 和 PKA 的活动。这些蛋白质通过向目标蛋白质添加磷酸基团来向其他蛋白质发送信息。研究小组发现，这些已知在突触可塑性、学习和记忆中发挥作用的蛋白质在其活动中具有令人惊讶的特性。该作品于2017年3月发表在Neuron上。
树突是从神经元细胞体伸出并接收来自其他神经元的信息的细长延伸。它们分支形成树状结构，每个分支通常延伸数十微米。它们被刺覆盖：微小的突起，接收来自其他神经元的输入并在细胞内启动分子信号。当脊柱受到强烈刺激时，它会生长并强化以编码记忆。科学家们此前曾使用蛋白质印迹等传统药理学方法来确定许多细胞中 ERK 和 PKA 的平均活性，但由于树突棘尺寸较小，他们无法直接在树突棘中观察到这些分子。
为了设计足够灵敏的传感器来可视化这些分子，Tang 创造了一种新的染料分子 sREAChet，这是一种经过修饰的深色但吸光的分子。当她将 sREAChet 与绿色荧光蛋白(GFP) 和该蛋白质的目标肽连接起来时，她发现它可以以比以前的传感器高 2-3 倍的灵敏度读出蛋白质的活性。这使得灵敏度足以用于单个树突棘的成像活动。 Yasuda 解释说：“这些传感器将对细胞生物学广泛领域的研究人员有用，因为 ERK 和 PKA 参与细胞中的多种现象，并且它们的异常活动与包括癌症和精神疾病在内的许多疾病有关。”