全细胞生物传感器 2009

Quantitative measurement of pH influence on SalR regulated gene expression in Acinetobacter baylyi ADP1.

Journal of microbiological methods Li C, Wang H, Zhou L, Zhang Y, Song F, Zhang J
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组成图示

Quantitative measurement of pH influe... 传感器构成示意图

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传感器类型

全细胞生物传感器

检测对象

水杨酸(salicylate, SA);样品基质:LB 培养基(pH 1.0–14.0 调节)

检测原理

水杨酸(SA)进入 A. baylyi ADPWH_lux 后作为共诱导剂作用于 LysR 型转录调控因子 SalR。SalR 发生构象变化,由抑制结合位点移位至激活结合位点上游,并与 RNA 聚合酶 α 亚基相互作用,增强 salA 启动子转录。由于 salA 与无启动子 luxCDABE 基因盒融合,转录产物翻译形成自给型生物发光酶系统,催化底物氧化产生光子。发光强度反映 salA 转录水平,经 OD600 校正为相对发光(AU/cell)。在适宜 pH 范围内,SA 诱导使发光显著升高;pH 偏离时 SalR 调控效率下降,信号降低。

检测灵敏度

原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。

效应效果

无 SA 时生物发光背景低于 200 AU,碱性环境背景略高于酸性;加入 1 mM SA 后可诱导发光。指数期最强相对发光为 25,523 AU cell unit−1(pH 7.16),pH 5.54–9.05 内多数样品保持高于 20,000 AU cell unit−1,约为最大信号的 80%;pH <4.53 或 >10.96 时未诱导。稳定期在 pH 7.21–7.92 出现约 8000 AU cell unit−1 平台,pH 5.79 降至 6000,pH 5.01 回到背景;pH 9.79 为 5400,pH 10.28 回到背景。Bezier 估计稳定期表达为指数期的 20–35%。RT-PCR 与生物发光结果一致,且生物发光在更宽 pH 范围内更敏感。实验重复 3 次、每样品 12 复孔,作者认为该菌株可用于评估不同环境条件下的 SalR 调控。

传感器的构成

  • 宿主细胞:Acinetobacter baylyi ADP1 工程菌 ADPWH_lux,作为活细胞传感平台。
  • 识别调控元件:SalR(LysR-type transcriptional regulator, LTTR),响应水杨酸并调控 salA 启动子。
  • 报告基因:salA-luxCDABE 融合基因,位于染色体 sal 操纵子,将水杨酸诱导转化为生物发光。
  • 发光系统:luxCDABE(Photorhabdus luminescens 来源),编码自给型生物发光酶,产生光信号。
  • 反应介质:LB 培养基,pH 经 HCl/NaOH 调节,提供细胞生长与传感环境。
  • 读出装置:Synergy HT 微孔板读数仪(emission filter 460/40),检测生物发光强度。

中文摘要

本研究利用遗传工程 Acinetobacter baylyi ADP1 菌株 ADPWH_lux,定量测定培养基 pH 对 sal 操纵子调控的影响。该菌株在染色体 sal 操纵子中携带 salA 基因与无启动子 luxCDABE 生物发光基因盒的融合,受 LysR 型转录调控因子 SalR 调控,可在水杨酸诱导下产生生物发光。活细胞生物发光测定表明,SalR 在多种培养基 pH 条件下均能发挥调控功能。指数生长期,SalR 调控的生物发光在中性 pH 附近达到峰值,并可耐受 pH 5.5–9.0 的变化;稳定期,SalR 调控的基因表达约为指数期最大产量的 20–35%。该结果揭示了 pH 条件对 LysR 型转录调控系统的影响,并表明该活细胞生物传感器菌株可作为研究不同环境中转录调控的有用工具。

英文摘要

The influence of medium pH conditions on regulation of the sal operon was quantitatively measured by using a genetically engineered Acinetobacter baylyi ADP1 strain ADPWH_lux. Live-cell based bioluminescence assays determined that the SalR, a LysR-type transcriptional regulator (LTTR), functioned in a range of medium pH conditions. During exponential growth, SalR regulated bioluminescence production peaked at the neutral pH and tolerated medium pH changes of 5.5-9.0. In the stationary phase, the SalR regulated gene expression reached 20-35% of the maximum productivity during the exponential phase. This report reveals the influence of pH conditions on a LTTR system and demonstrates that the biosensor strain can be a useful tool for understanding transcriptional regulations in different environments.

关键词

全细胞生物传感器水杨酸生物发光SalRpH耐受Acinetobacter baylyi ADP1