SUMMARY Neuropeptides are key signaling molecules in the endocrine and nervous systems that regulate many critical physiological processes, including energy balance, sleep and circadian rhythms, stress, and social behaviors. Understanding the functions of neuropeptides in vivo requires the ability to monitor their dynamics with high specificity, sensitivity, and spatiotemporal resolution; however, this has been hindered by the lack of direct, sensitive and non-invasive tools. Here, we developed a series of GRAB ( G protein-coupled r eceptor a ctivation‒ b ased) sensors for detecting somatostatin (SST), cholecystokinin (CCK), corticotropin-releasing factor (CRF), neuropeptide Y (NPY), neurotensin (NTS), and vasoactive intestinal peptide (VIP). These fluorescent sensors utilize the corresponding GPCRs as the neuropeptide-sensing module with the insertion of a circular-permutated GFP as the optical reporter. This design detects the binding of specific neuropeptides at nanomolar concentration with a robust increase in fluorescence. We used these GRAB neuropeptide sensors to measure the spatiotemporal dynamics of endogenous SST release in isolated pancreatic islets and to detect the release of both CCK and CRF in acute brain slices. Moreover, we detect endogenous CRF release induced by stressful experiences in vivo using fiber photometry and 2-photon imaging in mice. Together, these new sensors establish a robust toolkit for studying the release, function, and regulation of neuropeptides under both physiological and pathophysiological conditions.

Cell-cell communication via gap junctions regulates a wide range of physiological processes by enabling the direct intercellular electrical and chemical coupling. However, the in vivo distribution and function of gap junctions remain poorly understood, partly due to the lack of non-invasive tools with both cell-type specificity and high spatiotemporal resolution. Here we developed PARIS (pairing actuators and receivers to optically isolate gap junctions), a new fully genetically encoded tool for measuring the cell-specific gap junctional coupling (GJC). PARIS successfully enabled monitoring of GJC in several cultured cell lines under physiologically relevant conditions and in distinct genetically defined neurons in Drosophila brain, with ~10-sec temporal resolution and sub-cellular spatial resolution. These results demonstrate that PARIS is a robust, highly sensitive tool for mapping functional gap junctions and study their regulation in both health and disease.