组成图示
示意图生成中
传感器类型
全细胞生物传感器
检测对象
苯甲醛（benzaldehyde）、肉桂醛（cinnamaldehyde）、水杨醛（salicylaldehyde）、愈创木醛（veratrylaldehyde）；样品基质为水溶液/环境水样（实验在 LB 培养基中进行）
检测原理
该传感器以工程化大肠杆菌全细胞为识别与信号转导单元。细胞内由 pET30BldRHis 表达古菌转录因子 BldRHis，经 IPTG 诱导后进入细胞质。当样品中的芳香醛（如苯甲醛）进入细胞并与 BldR 结合时，BldR 构象/活性改变，增强其对 Sso2536adh 启动子的结合与转录激活能力。该启动子驱动下游 egfp 报告基因转录，细胞内 GFP 蛋白积累并产生绿色荧光。荧光强度以特定荧光强度 SFI（荧光值/OD600）读出，随芳香醛浓度升高而升高，在毫摩尔范围内呈线性响应。
检测灵敏度
线性范围: 苯甲醛 1 μM–75 mM（原文报告在该测试范围内响应线性）；芳香醛总体毫摩尔范围（原文：linear response in the millimolar range）
效应效果
该传感器对芳香醛具有选择性：苯甲醛、肉桂醛和水杨醛可诱导 eGFP 表达，水杨醛约 2 倍诱导；丁醛和苯甲酸无显著诱导，愈创木醛无显著响应。时间响应上，IPTG 诱导后 30 min 达到最高 SFI，1 h 内可稳定可靠测量。苯甲醛在 1 μM–75 mM 范围内呈线性响应，15 mM 完全抑制生长但 1 h 后细胞仍保留生长能力。RT-PCR 显示诱导后 egfp 转录在 15 个循环即可检出，较对照提前约 10 个循环，15 循环时 cDNA 量约高 10 倍。作者认为其可用于污染场地中相关芳香醛的快速低成本测量，但低浓度测量和复杂基质抗干扰仍需改进。
传感器的构成
- 宿主细胞/换能器：E. coli BL21DE3(RIL) 全细胞，作为生物识别与信号转导载体，维持代谢并表达报告蛋白。
- 识别元件：BldR 转录因子（BldRHis，Sso1352 编码），由 pET30BldRHis 表达，结合芳香醛后调控 Sso2536adh 启动子。
- 调控/报告基因元件：Sso2536adh 启动子（S. solfataricus 醇脱氢酶诱导启动子）融合 egfp 报告基因，位于 pAGFP 质粒，响应 BldR 激活表达 GFP。
- 信号标记物：egfp（绿色荧光蛋白，GFP），表达后产生绿色荧光，作为可测信号。
- 诱导/表达元件：IPTG（异丙基-β-D-硫代半乳糖苷），用于诱导 BldRHis 表达，使传感器蛋白达到可响应水平。
- 质粒载体：pET30BldRHis（表达 BldRHis，卡那霉素抗性）与 pAGFP（pUC28 衍生，含 Sso2536adh-egfp，氨苄青霉素抗性）。
- 培养/样品体系：LB 培养基，含氨苄青霉素和卡那霉素，用于细胞生长、诱导和芳香醛暴露。
中文摘要
开发了一种用于测定水溶液中芳香醛浓度的全细胞细菌生物传感器。该传感器基于大肠杆菌 BL21DE3(RIL)，在其内表达绿色荧光蛋白（GFP），并受来自古菌 Sulfolobus solfataricus 的醇脱氢酶诱导型启动子 Sso2536adh 控制。由于先前报道 BldR 调节蛋白是 S. solfataricus 中芳香醛响应所需的转录因子，编码传感器蛋白 BldR 的基因在另一兼容质粒中与报告系统共表达。凝胶迁移实验表明，纯化的重组 BldR 蛋白可特异性结合 Sso2536adh 启动子。研究证明该古菌启动子和 BldR 转录因子能够在细菌环境中驱动杂交古菌/真核融合基因的有效表达。此外，该大肠杆菌生物传感器对所用不同芳香醛表现出特异性响应和高灵敏度，提示其可低成本应用于环境相关样品中芳香醛的快速检测。
英文摘要
A whole-cell bacterial biosensor for measuring aqueous concentrations of aromatic aldehydes was developed. It is based on the E. coli BL21DE3(RIL) expressing the green fluorescent protein under the control of an alcohol dehydrogenase inducible promoter belonging to the archaeon Sulfolobus solfataricus (Sso2536adh promoter). Since it was previously reported that the BldR regulatory protein is the transcription factor required for aromatic aldehyde response in S. solfataricus, the gene encoding for the sensor protein BldR was co-expressed in the biosensor strain on a different compatible plasmid. Gel mobility shift assays showed that the purified recombinant protein can bind specifically to the Sso2536adh promoter. We demonstrated the ability of the archaeal promoter and the BldR transcription factor to operate in a bacterial context to drive active gene expression in a hybrid archaeal/eukaryal fusion. Furthermore, the E. coli BL21DE3(RIL) biosensor strain displayed a specific response and high sensitivity to the different aromatic aldehydes used, suggesting its potential low-cost application to environmentally relevant samples.