组成图示
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传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
DNA 降解型大肠菌素（DNA-degrading colicins，E2、E7、E8）；样品基质：大肠菌素上清液（LB 稀释）
检测原理
DNA 降解型大肠菌素 E2、E7 或 E8 作用于大肠杆菌 MG1655 后，降解或损伤细胞 DNA，触发基因毒性应激并激活 SOS 响应。SOS 响应型 cda 启动子因此被激活，驱动下游 gfp 融合基因转录，使 GFP 蛋白在细胞内积累。GFP 在 485 nm 激发下产生 535 nm 发射荧光，荧光强度随 cda 启动子活性和 GFP 表达量增加而升高。实验以处理组平均荧光与阴性对照平均荧光之比计算诱导因子 IF，同时监测 OD600 以评估细胞生长和细胞毒性。该体系通过基因表达放大将 DNA 损伤事件转换为可实时读出的荧光信号。
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；显著诱导阈值: IF ≥ 1.5；显著基因毒性应激: IF > 3。
效应效果
该传感器对 DNA 降解型大肠菌素 E2、E7、E8 均产生显著 SOS 荧光诱导，呈剂量和时间依赖；成孔型（A、B、E1、Ia、Ib）和 RNA 降解型（E3、E4、E5、E6、D）大肠菌素不诱导 cda-GFP 信号，显示机制选择性。阴性对照 BZB1011 上清无诱导。E2 在 0.03% 和 0.01%、E7 在 0.52% 和 0.13% 上清时 IF>4，E8 在 0.01% 时最大 IF 为 3.5；高于 2.08% 时 IF 先升后降且 OD600 持续下降，反映细胞毒性。最佳检测时间为 90–120 min。作者认为该全细胞传感器可快速、实时、特异性地检测大肠菌素作用，并可扩展为多启动子阵列。
传感器的构成
- 细胞基底/换能器：大肠杆菌 K-12 MG1655 全细胞，作为识别与信号转导平台
- 遗传修饰层：质粒 pANO1::cda，携带 cda 启动子-gfp 融合，提供 SOS 响应元件
- 识别元件：SOS 响应型 cda 启动子，响应 DNA 损伤并启动转录
- 信号标记物：绿色荧光蛋白 GFP（gfpmut3），诱导表达后产生 485/535 nm 荧光
- 检测介质：LB 培养基与 96 孔板，用于大肠菌素上清孵育和实时荧光/OD 读出
中文摘要
本研究开发了一种基于绿色荧光蛋白的全细胞生物传感器，用于检测和定量 DNA 降解型大肠菌素诱导的大肠杆菌 SOS 应激反应。该传感器菌株为大肠杆菌 K-12 MG1655/pANO1::cda，其中 SOS 响应型 cda 启动子与 gfp 突变体融合；当 DNA 损伤或基因毒性应激激活 SOS 系统时，cda 启动子驱动 GFP 表达，荧光强度随应激程度增加。实验在 96 孔板中以不同浓度大肠菌素上清处理生物传感器，实时监测 485 nm 激发、535 nm 发射荧光及 OD600，并计算诱导因子 IF。结果显示 DNA 降解型大肠菌素 E2、E7 和 E8 均能诱导显著 SOS 反应，呈剂量和时间依赖；成孔型和 RNA 降解型大肠菌素不诱导该荧光信号。该传感器可快速、实时、特异性地检测大肠菌素作用及其细胞毒性。
英文摘要
Here we report the development of a whole-cell biosensor to detect and quantify the induction of the SOS response activated by DNA-degrading colicins. This biosensor utilizes the SOS-responsive cda promoter to regulate the expression of green fluorescent protein. The biosensor assay revealed induction of stress for all DNA-degrading reference colicins (E2, E7, and E8).