重金属可致人类多种胎儿疾病，工厂废水中的重金属可污染饮用水、鱼类和农作物。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子吸收光谱（AAS）常用于分析重金属含量，但需要前处理且昂贵复杂。为克服这些限制，作者开发了三种基于大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器的金属传感材料。菌株经工程化改造，分别携带含 copA、zntA 和 mer ...
基于转录因子的全细胞生物传感器因简单、低成本和环保，正成为传统分析方法的重要替代。本研究利用基因工程在Cupriavidus metallidurans CH34中开发金离子全细胞生物传感器：CupR转录因子与金离子相互作用后激活启动子，驱动报告基因表达并产生输出信号。通过改变启动子序列，可显著提高菌株的金离子特异性。工程菌株检测灵...
装备遗传编码乳酸生物传感器的细菌是生物制药生产、诊断和细胞治疗中的有前景工具。然而，许多应用涉及富糖和缺氧环境，现有全细胞乳酸传感器在这些条件下性能较低。本文通过改造天然 LldPRD 启动子及其 LldR 转录调控因子，构建并优化了一种合成乳酸生物传感器系统。作者设计含 LldR 操纵子的杂合启动子，去除葡萄糖分解代谢抑制和缺氧抑...
本文报道利用改性纳米金刚石调控聚合物表面润湿性与生物污损，并以光学氧传感器为例构建原位生物传感器。通过改变纳米金刚石的表面修饰类型和用量，同一含氟聚合物表面既可表现出杀菌/抗污损性质，也可表现出对生物材料的良好粘附。作者通过优化改性纳米金刚石的热锚定条件，实现了对表面润湿和生物污损性质的精确控制。体外与体内实验表明，固定氨基官能团会...
角质形成细胞是皮肤主要细胞类型，其增殖能力是维持皮肤功能的关键，但随年龄增长而下降。表皮生长因子（EGF）可促进角质形成细胞生长，但在医学和化妆品应用中受限于成本高、稳定性差及难以透皮等问题。因此，寻找可模拟EGF活性的小分子天然化合物具有重要意义。本研究利用改良的全细胞生物传感器系统，观察到姜黄来源的萜类小分子异姜黄烯醇（isop...
破坏病原菌群体感应（QS）通讯或群体淬灭（QQ）分子是应对细菌感染的有前景策略。芽孢杆菌属具有益生菌和天然抗菌分子来源等生物技术应用。本研究表征了从不同养殖鱼类肠道分离的200株芽孢杆菌抑制鱼类病原菌QS的QQ潜力。约12%受试鱼源芽孢杆菌可干扰合成QS分子；进一步筛选10株胞外QQ分子产生菌，并评估其对气单胞菌属、弧菌属、Phot...
谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）是重要的重组蛋白分泌平台。作者利用此前建立的基于增强型黄色荧光蛋白（eYFP）的全细胞报告菌株，通过监测 Sec 依赖蛋白分泌引发的分泌应激，定量评估异源角质酶（cutinase）的分泌。实验中分别采用表现较弱的 PelSP 和较强的 NprESP 信号肽驱动 cu...
砷营养细菌可通过将高毒性的三价砷[As(III)]氧化为低毒、低生物累积的五价砷[As(V)]降低砷污染。本研究以从砷污染管井水中分离的亚砷酸盐氧化菌 Achromobacter xylosoxidans BHW-15 为对象，系统评价其砷耐受、细胞内砷积累、固定化转化及电化学检测能力。该菌最低抑制浓度（MIC）为15 mM As(...
为优化生物技术与制药用途的蛋白表达与折叠，本文报道了一种双报告生物传感器系统，可在单细胞水平同时评估大肠杆菌内源蛋白的翻译与折叠状态，从而快速筛选突变库。该系统由翻译偶联报告模块和热休克响应折叠报告模块组成：目标蛋白完整翻译时驱动 mCherry 表达，错误折叠或包涵体形成时通过 RpoH/σ32 激活 IbpA 启动子表达不稳定 ...
二胺是重要的平台化学品，尤其可作为聚合物合成单体。高通量二胺生物合成传感器可显著提升生物制造效率。本文在谷氨酸棒杆菌中鉴定并表征了一种由转录因子驱动、用于检测腐胺和尸胺的全细胞生物传感器。TetR家族调控蛋白CgmR（CGL2612）可特异性识别二胺化合物。作者通过系统优化pSenPut的遗传元件，提高了传感器动态范围和对腐胺的敏感...
慢性创伤性脑病（CTE）是一种神经退行性 tau 病，表现为行为、情绪和认知损害。Tau 病以 tau 蛋白在脑内进行性沉积为特征，tau 种子可采取不同构象并作为模板自我放大，介导病理跨细胞传播。表达携带 P301S 突变的 tau 重复域（RD）并融合 CFP/YFP 的细胞基生物传感器可通过诱导 tau 聚集产生 FRET，定...
针对SARS-CoV-2疫情中抗病毒药物匮乏，作者开发了一种用于高通量监测病毒复制的细胞内生物发光报告系统。通过构建表达萤火虫荧光素酶的细胞系，使荧光素酶由冠状病毒3CLPro共识切割位点维持失活形式；当3CLPro表达或SARS-CoV-2感染时，发光生物传感器被激活。该细胞实验用于筛选492个代谢导向化合物，以鉴定冠状病毒的代谢...
尽管人工甜味剂常被视为安全有益，但其对肠道菌群的影响仍不明确。肠道微生物通过群体感应（quorum sensing, QS）进行细胞间通讯并调控群体行为。本研究旨在评估人工甜味剂对细菌 AHL 通讯系统的影响。作者采用生物传感器检测、生物物理蛋白表征、微尺度热泳（MST）、群集运动、生长检测和分子对接等方法，发现阿斯巴甜（aspar...
基于细胞的生物传感器有望成为快速、简便且低成本监测化疗早期效应的工具。本研究采用四探针电化学阻抗法，对四种不同组织来源的癌细胞悬液（SK-N-SH、HeLa、MCF-7和MDA-MB-231）在两种细胞密度（50 K和100 K cells/500 µL）下进行测量。每种细胞均施加抗肿瘤药物多柔比星（DOX），以考察该方法能否在药物...
本文报道了基于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的新型生物发光生物传感器，用于检测DNA损伤剂和氧化应激诱导剂。作者构建质粒pNK-DinC、pNK-AlkA和pNK-MrgA，将发光杆菌（Photorhabdus luminescens）luxABCDE报告基因分别置于枯草芽孢杆菌应激诱导启动子PdinC（SOS）...
LuxR 是细菌群体感应相关转录因子，可响应信号分子 3-氧代己酰高丝氨酸内酯（3OC6-HSL）。本研究采用分子动力学模拟和分子力学广义 Born 表面积（MM-GB/SA）方法，理性识别费氏弧菌 LuxR 中与 3OC6-HSL 相互作用的关键残基。异亮氨酸 46 被选为工程化关键位点，其中 LuxR-I46F 对 3OC6-H...
铜绿假单胞菌产生的铁载体绿脓菌素（pyochelin, PCH）是重要毒力因子，可在感染过程中促进细菌生长。尽管体内 PCH 产生证据充分，但生物样品中 PCH 定量困难，传统方法需大体积提取、有机溶剂处理和耗时纯化。本文报道一种生物发光全细胞生物传感器，用于快速、灵敏、单步定量生物样品中的 PCH。作者将 PCH 合成基因 pch...
本文报道了一种用于鉴定具有胰岛素分泌调节活性植物提取物的高通量筛选方法。作者利用稳定表达胰岛素–海肾荧光素酶融合蛋白（Ins-GLuc）的小鼠 MIN6 β 细胞，在活细胞水平定量胰岛素分泌。通过检测细胞上清中 GLuc 与底物 coelenterazine 反应产生的化学发光，评估超过 1100 种水溶性植物提取物和合成参照化合物...
生物报告器是由基因改造的活细胞组成，当目标化合物存在时产生易于测量的信号。其核心是感知蛋白或适配体，配体结合后调控报告蛋白表达。周质结合蛋白（PBP）曾被提出作为设计非天然配体识别受体的通用支架，但成功有限。本研究以大肠杆菌核糖结合蛋白（RbsB）为骨架，结合计算模拟、随机突变和报告基因筛选，优化了原本用于识别非天然配体1,3-环己...
食品安全问题日益受到关注，常见食品危害物包括生物、化学和物理危害，可引发腹泻、癌症甚至死亡。生物传感器因特异性高、灵敏度高、反应时间短、成本低、体积小、操作简便而受到重视。基于细胞的电化学检测方法具有高精度和非破坏性特点，能更好地反映食品危害物对生物体的损伤。本文综述了电化学细胞生物传感器的特征及其在常见食品危害物检测中的应用，重点...