Cra（分解代谢物阻遏/激活蛋白）是一种全局性转录因子，在革兰氏阴性菌中通过调控碳利用与能量代谢相关基因转录发挥多效性作用。已有研究探讨了 Cra 的调控机制及其在代谢调控中的合理应用，但由于其调控网络复杂，如何高效利用 Cra 仍具挑战。本文综述了 Cra 的结构、作用机制及其在碳流和氮流中的调控功能，并重点介绍 Cra 在代谢工...
基于代谢物响应转录因子的代谢物生物传感器是合成生物学中用于感知和精确调控细胞代谢的关键元件。此类传感器通常在实验室条件下设计，但实际部署时细胞生长速率可能与初始表征差异很大。本文研究生长速率如何影响生物传感器的最低输出、最高输出和动态范围等关键性能指标。作者以大肠杆菌中 LacI、TetR 和 FadR 基生物传感器为模型，发现不同...
合成生物学进展使代谢工程可构建动态控制回路，使其能够响应生物反应器扰动并自我调节基因表达，有望克服传统通路工程中的诸多难题。这些回路的核心是代谢物生物传感器，用于读取通路信号并驱动酶表达。然而，代谢物生物传感器的构建是菌株设计的主要瓶颈，关键挑战在于理解生物传感器剂量-响应曲线与通路性能之间的关系。本文采用多目标优化方法，定量刻画代...
我们报道一种用于即时检测代谢物的NAD(P)H敏感聚合物点（Pdot）生物传感器。该Pdot与代谢物特异性NAD(P)H依赖酶联用，酶催化代谢物氧化并生成NAD(P)H。在紫外光激发下，NAD(P)H通过电子转移猝灭Pdot在627 nm的荧光发射，同时自身在458 nm产生荧光，使高NAD(P)H浓度下发射由红移向蓝。基于蓝/红通...
己内酰胺是合成尼龙-6的单体，近期已开发用于生物基生产尼龙-6的重组微生物菌株。胞内己内酰胺生物传感器可促进重组微生物菌株的高通量代谢工程。由于重组菌株会混合生产己内酰胺和戊内酰胺，己内酰胺传感器必须对己内酰胺具有高特异性，但此前尚未报道高特异性己内酰胺传感器。本文开发了一种特异性响应己内酰胺的人工核糖开关。该核糖开关采用体外-体内...
代谢物生物传感器是精准工程化代谢的核心工具，但其可调性仍缺乏系统理解。本文研究遗传修饰如何塑造基于代谢物响应转录因子的生物传感器的剂量响应曲线。作者以大肠杆菌 lac 系统为模型，构建了一系列具有不同 LacI 结合 operator 位点的 lacUV5 启动子库，并测量其对 IPTG 的稳态 RFP 荧光响应。结果表明，oper...
工程微生物工厂的发展受益于生物多样性的挖掘和新型酶途径的高通量合成，但代谢途径的筛选与优化仍是限速步骤。代谢物响应生物传感器可通过监测单个细胞内的代谢物水平并实现代谢物响应反馈控制，帮助解决这些挑战。目前可用的生物传感器主要来自自然进化，难以覆盖许多目标代谢物，因此需要可泛化的新型生物传感器构建方法。本文探索将代谢物结合蛋白转化为代...
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...