L-苏氨酸是动物饲料中重要的氨基酸。尽管工业发酵水平已很高，菌株仍有提升空间。基于生物传感器的高通量筛选（HTS）技术具有强大应用潜力，但苏氨酸等精细化学品因缺乏合适生物传感器而尚未建立 HTS 体系。本研究通过 iTRAQ 蛋白组学分析大肠杆菌对胞外 L-苏氨酸的响应，发现 cysJp 和 cysHp 等新型苏氨酸感应启动子。作者...
谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）是生物技术氨基酸生产的主力菌。50多年来，该放线菌的氨基酸生产菌株通过经典育种、代谢工程以及系统与合成生物学方法不断改进。本综述主要关注 C. glutamicum 菌株开发用于非天然产物的最新进展。最近，代谢物传感器加速了经典菌株育种。为利用替代碳源（如戊糖）并生...
诱导型转录调控因子的表征与标准化使基因表达能够被精确、可调地控制，但已充分表征的调控系统数量有限，制约了工程生物系统的复杂性。本研究建立了一套表征流程，对响应丙烯酸盐、葡萄糖二酸、红霉素和柚皮素的四种遗传编码生物传感器进行系统评价，考察诱导剂浓度与蛋白表达的关系、诱导程度对表达动力学的影响，以及单细胞激活行为与群体测量之间的关系。结...
代谢物通路的定量与调控对微生物生产过程的优化至关重要。遗传编码生物传感器提供了将代谢物感知与多种对代谢工程极具价值的输出相偶联的手段。这些输出包括对代谢物浓度进行半定量检测，以筛选或选择具有理想代谢物特征的菌株，以及构建动态代谢物调控通路以提高产量。受天然系统启发，生物传感器功能基于高度多样的机制，包括代谢物响应转录因子、双组分系统...
微量营养素缺乏（包括锌缺乏）每年导致数十万人死亡，而廉价、快速地测定人群血液微量营养素状态是合理配置治疗资源的关键障碍。本文报道了一种经代谢工程改造的大肠杆菌（Escherichia coli）全细胞生物传感器，用于根据胞外锌水平产生不同颜色色素，最终服务于低成本血液锌检测。该菌株整合了紫色色素 violacein、红色 lycop...
在可持续生物经济中，许多大宗化学品和高价值化合物（包括药物）将由微生物细胞工厂利用可再生原料生产。通过构建多样化基因组库并筛选所需表型，可高效生成这些细胞工厂。然而，现有微生物基因组多样化方法远超筛选和选择最优性能变体的能力。遗传编码生物传感器能够响应小分子结合，并易于与高通量分析结合，有望弥补这一差距。本文综述了生物传感器开发的最...
微生物长期被用于工业生产氨基酸、抗生素、有机酸、醇类等高价值生化产品。组合工程是从逆向代谢工程衍生出的新型菌株工程策略，近年来受到关注，包括基因组洗牌、易错DNA聚合酶、全局转录机器工程（gTME）、随机敲除/过表达文库、核糖体工程、多重自动化基因组工程（MAGE）、通过组合转录工程定制优化代谢途径（COMPACTER）以及可调节基...
生物传感器为改进细胞或酶作为小分子合成生物催化剂提供了重要途径。本文综述了转录因子型生物传感器在开发与应用方面的最新进展。此类传感器不直接检测酶或代谢途径产物，而是利用遗传编码报告基因产生可区分表型，从而以颜色、抗性或荧光替代繁琐的化学检测。文章介绍了三类传感器：构象型报告蛋白（如FRET开关）、RNA开关以及基于转录调节蛋白的系统...
代谢工程不断拓展微生物生产小分子的目标范围，但多数小分子难以直接筛选，且其合成通常不提高宿主适应性，使菌株改良长期受限。本文提出一种基于转录因子生物传感器筛选或选择改良小分子合成的通用策略。作者将四环素抗性基因置于小分子诱导启动子下游，使宿主在四环素压力下的抗性与生长率同培养基中小分子浓度或细胞内小分子生产表型相耦合。利用来自 Ps...
3-羟基丙酸（3-HPA）自行车是独特的CO2固定途径，其酶不受氧气抑制，且可产生具有生物技术价值的新中间体，CO2固定步骤较快。作者在大肠杆菌K12中异源表达该途径的部分区段，并将其分为四个子路径：（1）由乙酰辅酶A合成丙酰辅酶A；（2）由丙酰辅酶A合成琥珀酸；（3）生成乙醛酸并再生乙酰辅酶A；（4）同化乙醛酸和丙酰辅酶A生成丙酮...
许多微生物宿主中的代谢通路已被构建、改造和工程化以生产有用分子，但最终化合物的滴度和产率常受细胞资源利用不足和代谢失衡限制。能够响应环境及细胞代谢状态并调控通路基因表达的感知-调控装置具有解决这些问题、提高产量和产率的潜力。本综述聚焦细胞生物传感器的设计进展及其在控制微生物行为中的应用。作者将细胞生物传感器定义为由宿主细胞产生信号并...
组合代谢工程通过在大肠杆菌等微生物群体中产生遗传多样性，并筛选具有改善表型的菌株，以构建高产量化学品生产菌株。该领域的主要瓶颈是许多目标化学品缺乏易于识别的表型特征，导致高通量筛选昂贵且耗时。为此，已有研究提出利用微生物生物传感器检测并量化目标化学品。本文提出新的计算方法：第一，基于底物营养缺陷型理性设计微生物生物传感器，使工程菌的...
代谢工程用于高价值小分子过量生产，依赖定向进化提高产量。多数目标小分子无色且难以直接筛选。本文综述高通量比色、荧光和生长偶联筛选技术的发展，实现无色小分子检测。首先概述标准定向进化流程中文库构建、转化和筛选的通量限制，并基于小分子检测通量和灵敏度建立筛选与选择阶梯。随后深入分析已证明的小分子检测筛选与选择方法，重点介绍体内生物传感器...