深度突变扫描是一种蛋白质工程方法。本文将其应用于改变假单胞菌 Pseudomonas putida 转录调控因子 XylS 的配体特异性，使其识别 p-甲苯酸而非天然配体 m-甲苯酸。为此，作者使用基于抗生素抗性基因的双筛选系统，构建 xylS 突变库，将推测配体结合域（1–213 位，除第 7 位外）的每个密码子随机化，产生所有可...
基于转录因子（TF）的生物传感器是高通量酶与菌株工程中的理想工具，但被检测小分子可能从高产量细胞泄漏至低产量细胞并激活其传感器，造成串扰，使假阳性/“作弊”细胞在富集群体中过度代表。虽然可通过改造宿主（如删除转运体）减少串扰，但对被动扩散分子并不普适。作者以反式肉桂酸（tCA）生物传感器为例，发现其在苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）定向进...
氧化三甲胺（TMAO）被认为是心血管疾病的重要生物标志物，但传统比色法和色谱法存在试剂毒性、操作繁琐、依赖昂贵仪器等问题，难以满足实时和即时检测（POCT）需求。本文建立了一种基于微生物电化学技术的新型TMAO检测方法，可将TMAO浓度直接转化为电信号。研究首次证明附着在电极表面的希瓦氏菌PV-4（Shewanella loihic...
Graves病是由甲状腺刺激激素受体（TSHR）抗体引起的自身免疫性甲状腺疾病。FDA批准的Thyretain™ TSI生物检测法可高特异性检测血清中甲状腺刺激抗体（TSI/TSAb），但流程复杂。为简化操作并支持半定量结果，作者构建了稳定CHO-K1细胞系，共表达嵌合TSHR（TSHR-Mc4）和基于荧光素酶的均相cAMP生物传感...
重金属在生物体内的频繁暴露与蓄积会损害脑、肝、生殖器官等，造成严重健康风险；全球多地饮用水和地下水存在砷、镉、铅、汞、铬等污染，因此需要快速、低成本、高特异性的水质评估方法。自然界微生物可通过特定基因和转录因子响应重金属胁迫，重组DNA技术可将这些天然生物报告器改造为受控体系：在特定重金属存在时开启或关闭基因表达或酶活性，形成化合物...
短链醇的生物合成是替代石油基燃料的碳中性途径，但大规模菌株筛选长期受限于气相色谱、液相色谱等繁琐分析。本文以假单胞菌 Pseudomonas putida GPo1 的转录因子 AlkS 及其同源启动子 PalkB 为基础，通过错误 PCR 随机突变、流式分选富集和位点饱和突变等定向进化策略，构建并表征了可识别正丁醇、异戊醇、异丁醇...
微生物生物传感器可用于代谢工程与医学中的动态调控和诊断。然而，天然传感器常同时识别结构相似但功能不同的配体，特异性不足。本研究以一般公认安全菌株大肠杆菌 Nissle 1917（EcN）为宿主，表征了可泛化识别芳香氨基酸或神经化学物的 TyrR 和 TynA-FeaR 两套传感器系统。通过理性蛋白工程，作者基于结构信息选择并定点突变...
生物发光是生物体通过化学反应自发产生光的现象。发光细菌在生物发光生物中具有独特性，其发光强度可反映代谢活性，并直接体现环境因素对细胞存活的影响。此外，细菌生物发光全过程由基因编码，无需额外添加底物，因此已成为生物分析和生物成像中全细胞生物传感器及生物报告系统的重要工具。本综述系统总结了野生型和重组发光细菌在检测环境污染物及生物分子毒...
由于环境样品成分复杂且污染物种类多样，传统方法难以判断污染性质。本研究利用大肠杆菌K12 MG1655的1870个荧光转录组报告菌株库，对环境样品的生态毒性状态进行转录组指纹分析。以砷、铜、镉、汞、铅、锌六种金属单独及混合污染为对象，在纯基质和复杂基质中制备18个合成样品，评价方法可靠性。结果显示，金属污染影响大肠杆菌全转录组指纹的...
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染日益引起全球关注，寻找抗生素替代疗法迫在眉睫。近年来，合成生物学通过设计基因线路构建全细胞生物传感器，使其能够感知病原体的群体感应（QS）分子并触发抗菌分子表达，从而杀灭 MRSA 并抑制其进一步增殖。本研究在计算机模拟层面设计了一种大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器，使其能够识别 M...
微生物可利用可再生原料、在较低能耗条件下生产高价值化学品，但合成途径给宿主带来代谢负担，常需化学诱导剂在细胞达到足够密度后启动基因表达。化学诱导启动子虽常用，却引入外源化合物并增加成本。作者开发了一种用于 D-甘油酸合成途径的表达控制系统，以半乳糖醛酸同时作为诱导剂和底物，从而无需外源化学诱导剂。该系统由半乳糖醛酸响应型转录因子生物...
非洲锥虫病是流行区人类和动物健康的重大问题，现有化疗存在毒性、给药困难、疗效不足和耐药等问题，亟需新药。为加速新化学实体发现，需要稳健、简单、经济的高通量全细胞检测。作者构建了布氏锥虫布氏亚种（Trypanosoma brucei brucei）血期生物发光报告细胞系，使其稳定组成型表达热稳定红色偏移荧光素酶（RE9HLUC）。该细...
环境pH既是微生物栖息地多样性与功能的驱动因素，也是其代谢活动的结果，菌丝影响区（mycosphere）即典型例子。本研究构建了一种新型pH敏感全细胞生物报告菌Synechocystis sp. PCC6803_peripHlu，将比率型pH敏感荧光蛋白pHluorin2经Tat通路定位于周质，并结合比率荧光显微镜，在微米尺度上对m...
本研究通过将从脱硫弧菌（Geobacter sulfurreducens）中获得的 ArsR1（GSU2952）调控回路置于绿色荧光蛋白（GFP）报告基因上游，构建了一种用于特异性检测生物可利用砷的大肠杆菌全细胞生物传感器。该大肠杆菌细胞仅在亚砷酸盐存在时发出绿色荧光，且在 M9 补充培养基中培养时比在 LB 培养基中对亚砷酸盐更敏...
抑郁症具有多因素和异质性，使精准治疗困难。肠道微生物组与神经功能之间的相互作用构成肠脑轴，微生物产生的多种代谢物通过该轴影响宿主免疫、代谢和神经通路。粪菌移植等研究提示，肠道菌群组成变化可导致肠脑轴失调，并可能参与抑郁发生。当前生物标志物检测常依赖脑脊液或血液样本，采用高效液相色谱、质谱和核磁共振等技术；合成生物学则通过工程化益生菌...
Toll样受体（TLR）是识别保守微生物成分的主要模式识别受体，在固有免疫和适应性免疫启动中发挥重要作用。由于微量 TLR 配体即可产生强免疫调节效应，研究及治疗性生物制品生产中常需高灵敏、高特异检测 TLR 配体。本文报道基于高灵敏 NF-κB::eGFP 报告基因 Jurkat JE6-1 T 细胞系构建的细菌 TLR 配体检测...
细胞色素P450酶（P450s）是广泛存在的血红素-硫醇蛋白超家族，在代谢网络和次级代谢中起关键作用，但其在酿酒酵母中表达水平低、活性不足是研究与应用的主要瓶颈。为提高P450s在酿酒酵母中的功能表达，本研究将拟南芥cDNA文库在产生甜菜碱的酵母菌株yJS1256中过表达，并利用该菌株作为生物传感器进行高通量筛选。筛选鉴定出AtGR...
本研究以能矿化雌激素内分泌干扰物的 Caenibius tardaugens NBRC 16725（ARI-1，原 Novosphingobium tardaugens）为对象，解析其基因组中负责 17β-雌二醇降解的 edc 基因簇。该簇包含编码上游降解途径酶的两个推定操纵子 OpA 和 OpB。研究在 edc 簇中鉴定出编码 T...
食源性人畜共患病原菌对食品安全构成严重威胁。随着肉、奶、蛋等动物源食品需求增加，需要在产品进入市场前更快检测感染动物或污染食品。传统检测依赖耗时的微生物培养。本文建立了一种基于群体感应的食源性病原菌检测方法，以携带特殊传感质粒的细菌生物传感器与目标菌共培养，用于检测肠耶尔森菌（Yersinia enterocolitica）。该方法...
本文报道了一种基于负反馈放大电路的高灵敏镉离子（Cd2+）全细胞生物传感器。作者以天然携带 cad 操纵子的 P. putida KT2440 为宿主，构建含 Plteto1-cadR-T-Pcad-mcherry-T 的基因回路，并利用 TetR/aTc 负反馈模块调控 CadR 表达，从而放大 mCherry 荧光输出。与不含负...