湖泊受工业排放污染是国际关注问题。传统古湖学通过沉积物微体化石推断自然与人为胁迫下的生物响应。本研究利用可能效应浓度商（PEC-Q）和砷特异性商方法，计算历史沉积层段的理论生物效应，并开发新的时间约束沉积物毒性测试方法：将培养的水蚤（Daphnia sp.）与全细胞微生物生物传感器结合，以实时检测手段评估过去工业污染毒性。方法在加拿...
转录因子（TF）生物传感器已应用于蛋白质工程、动态控制、环境检测和即时诊断等生物技术领域。由于可检测配体范围广且模块化程度高，这类传感器是有前景的分析工具；但针对特定应用设计具有所需配体特异性、灵敏度、动态范围和操作范围的传感器仍具挑战，且不同宿主间正交性受细胞背景影响而受限。本文综述了用于即插即用式小分子检测的 TF 生物传感器在...
基于细胞的生物传感器能够检测多种信号分子，但与传统商业化方法相比，全细胞生物传感器在灵敏度和响应速度方面仍难以满足痕量检测需求。本研究通过重新编程基因回路，将 split-lux 生物发光盒与细菌 toggle switch 偶联，构建了用于超灵敏检测血红素的全细胞生物传感器 YES601。该传感器以益生菌大肠杆菌 Nissle 1...
真核细胞利用G蛋白偶联受体（GPCR）感知从化学小分子到光等多种信号。本文利用GPCR的感知能力构建面向实际应用的酵母全细胞生物传感器。以具有神经调节和免疫调节活性的大麻素为概念验证对象，构建基于人CB2受体的酵母生物传感器，并通过模块化优化获得高灵敏度与宽动态范围。作者在三类难度递增的应用中验证其有效性：首先筛选化合物库，发现两个...
水质监测需要快速、灵敏地检测痕量多种危险污染物。本研究开发一种基于低成本光纤拉曼装置的新型生物传感器，并设计、建造和测试了自动测量系统，用于抗生素、重金属和除草剂三类有毒物质。拉曼光谱通过生物体的光谱指纹提供其对毒性剂代谢反应的多参数视图。谱图分析鉴定了大肠杆菌K12-MG1655模型菌株中最易受影响的宏量分子，从而确定微生物中的特...
卤代芳香化合物比非卤代物更难被微生物降解。本研究以固定化 Rhodococcus opacus 1CP 放线菌细胞构建膜微生物传感器，采用 Clark 型氧电极作为换能器，评价该菌在缺乏苯甲酸盐 1,2-双加氧酶（BDO）和 3-氯苯甲酸盐 1,2-双加氧酶（3CBDO）、或仅含其中一种酶时，对苯甲酸盐（BA）和 3-氯苯甲酸盐（3...
本研究报道了一种基于 luxABCDE 改造的化脓性链球菌 Xen20（Strep. Xen20）的生物发光全细胞传感器，用于实时探测其中心代谢对环境刺激的响应。作者将 Strep. Xen20 的发光与其从头合成荧光素酶底物的能力相关联，并通过不同环境触发下的产光速率评估代谢状态。结果表明，lux 操纵子受肌醇 iolE 启动子调...
基因表达可在难以成像的环境材料中通过气体报告生物传感器进行监测，但此前应用仅限于经高压灭菌并用富营养培养基水合的基质。为评估指示气体报告与环境样品的相容性，作者研究了基质水合对加入筛分土壤的工程微生物气体信号的影响。当以环境相关渗透压水合时，气体报告微生物在森林土（Alfisol）中产生气体信号。若分析前对气体进行浓缩，10^3 c...
酿酒酵母的酶活性对环境参数敏感，因此可用作微生物传感器进行水质评估、生态毒理表征和环境监测。与细菌生物发光方法相比，该方法无毒性、避免使用转基因微生物，并可实现低成本快速分析。本文重点研究基于多通道压力传感和电化学阻抗谱（EIS）的酵母发酵动力学测量，比较两种方法在精度、重现性和现场条件下的易用性。结果表明，EIS能提供更多关于代谢...
Nociceptin/Orphanin FQ（N/OFQ）是N/OFQ受体（NOP）的内源性阿片类激动剂，参与疼痛处理并参与免疫调节。多形核白细胞（PMN）表达N/OFQ前体mRNA，可能是循环N/OFQ的来源。目前N/OFQ测量主要依赖ELISA和放射免疫分析。本研究建立了一种用于检测单个PMN释放N/OFQ的生物测定法。将稳定转...
甲基汞是强神经毒素，可沿食物网生物放大，其产生依赖厌氧微生物对无机汞（Hg）的摄取。理解 Hg 甲基化的关键知识缺口是生物可利用 Hg 形态的本质。现有模型多基于单一硫醇配体体系，忽略配体交换、相互作用及溶解气相。本研究使用全细胞厌氧生物传感器，评估硫醇配体混合物对 Hg(II) 生物可利用性的作用。研究意外发现，来自厌氧微生物配体...
全细胞生物传感器广泛用于医学诊断，但长期储存后其指示性能会逐渐下降，因此需要寻找恢复性能并延长检测试剂保质期的方法。本文提出采用频率、功率和辐照时间优化选择的电磁辐射处理。作者研究了不同辐射参数对生物传感器生物发光的影响，包括激光（λ=875 nm）、LED（λ=850–890 nm）以及微波（42.22、53.53、61.18 G...
酿酒酵母是研究人类 G 蛋白偶联受体（GPCR）的有力工具，因其可被耦合到酵母交配信号通路。然而，包括 μ 阿片受体在内的部分受体在酵母中缺乏功能，原因可能是酵母膜中主要存在麦角固醇而非胆固醇。本研究通过基因工程使酿酒酵母产生胆固醇，并引入多种 μ、δ 和 κ 阿片受体，构建了高敏感性的阿片生物传感器，能够重现激动剂结合谱和拮抗剂抑...
吲哚是植物和某些细菌中天然存在的生物活性化合物，也是医药、化工和农业领域的重要特种化学品，并已被鉴定为哺乳动物肠道细菌的重要信号分子。尽管多种细菌中吲哚生物合成的调控机制已得到研究，但缺乏适用于吲哚产生菌鉴定与监测的体内工具。遗传编码生物传感器可用于代谢物的实时定量分析。本文首次鉴定并表征了来自 Pseudomonas putida...
放线菌是重要的次级代谢产物生产菌，在抗生素等工业发酵中具有巨大应用潜力。然而，工业放线菌菌株工程长期受限于低效、费力的平板/摇瓶筛选流程，亟需产物驱动的高通量筛选方法。本研究将全细胞生物传感器与微流控平台相结合，建立了用于筛选放线菌的全细胞生物传感器-生产者共培养微流控平台（WELCOME）。在 WELCOME 中，作者开发了基于 ...
用于砷污染检测的全细胞生物传感器通常基于天然细菌感知系统构建，但难以精确调控遗传响应。启动子设计是解决该问题的关键途径之一。本研究以大肠杆菌MG1655中砷响应性的ArsR-Pars调控系统作为识别元件，并连接gfp或lacZ报告基因，构建用于表征重构启动子的遗传电路。首先分析ArsR结合位点（ABS）和RNA聚合酶结合位点库，挖掘...
tau 蛋白聚集物从胞外进入胞内可能是神经退行性 tau 病跨细胞传播的基础。该过程始于 tau 结合细胞表面肝素硫酸蛋白聚糖并触发巨胞饮。病理性 tau 聚集体随后被提出作为胞质内复制的“种子”。tau 摄取效率很高，但仅约 1–10% 内吞聚集体的细胞出现种子扩增。作者利用荧光标记全长 tau 纤维处理 U2OS 细胞或表达全长...
河弧菌（Vibrio fluvialis）是海洋机会致病菌，可产生群体感应信号分子 N-酰基高丝氨酸内酯（AHL），介导毒力相关基因表达。已有研究通过生物法和理化法检测到多种 AHL，但不同方法所得 AHL 谱存在差异。本文报道从东海海洋沉积物中分离的产 AHL 菌株 V. fluvialis BJ-1。该菌株可诱导生物传感器农杆菌...
颗粒结合汞（HgP）广泛存在于水环境中，可被甲基化为高毒性甲基汞，但其生物可利用性评估仍具挑战。本研究开发了一种基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，用于探测微生物对无机 Hg(II) 的摄取，并评估吸附在天然颗粒和模型颗粒上的 HgP 的生物可利用性。该传感器可定量区分溶解态 Hg(II) 与 HgP 对胞内汞的贡献。结果表明，微生物对...
4-羟基扁桃酸（HMA）广泛用于医药、食品和化妆品。本研究旨在开发基于变构转录因子（aTF）的 HMA 生物传感器。以 HMA 类似物 4-羟基苯甲酸（4HB）响应型 aTF PobR 为模板，通过定向进化改变其配体选择性，获得可响应 HMA 的新型 aTF。利用易错 PCR 和 Megawhop PCR 构建容量约 55 万突变的...