A microgravity responsive synthetic genetic device in Escherichia coli.
面向人类太空旅行的生物工程方案必须将微重力作为关键因素。本文设计、构建并表征了首个基于工程化大肠杆菌基因回路的生化与细胞微重力响应装置，该装置通过改变目标增强绿色荧光蛋白（EGFP）基因的表达来响应微重力。装置原理基于大肠杆菌中 Hfq 蛋白在微重力下发生失调，并利用 Hfq 介导的合成小调控 RNA（SynsrRNA）沉默 EGF...
Development of a novel heterologous β-lactam-specific whole-cell biosensor in
全细胞生物传感器是快速、灵敏检测抗生素等化学化合物的重要工具。β-内酰胺类抗生素仍是最重要治疗用抗菌药物之一，通过干扰细菌细胞壁合成晚期阶段导致细胞裂解。为简化从溶液、固体培养基或产生菌中检测这些抗生素，本研究在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中构建了一种新型异源全细胞生物传感器，基于金黄色葡萄球菌（Staphyl...
Mapping Reaction-Diffusion Networks at the Plant Wound Site With Pathogens.
根际是植物根表土壤窄带，含细菌、病毒、真菌和多种代谢物，功能类似外部代谢组。作者利用根癌农杆菌（现称放射土壤杆菌）作为全细胞荧光生物传感器，其VirA组氨酸激酶受体可感知酚类（如乙酰丁香酮AS）和糖（葡萄糖）等伤口诱导物，并通过vir启动子驱动GFP表达。通过构建野生型AND门、VirA Y293F OR门以及ΔmmsB高敏感菌株，...
Development of
含硫氨基酸甲硫氨酸和半胱氨酸在食品工业中重要，可赋予食品硫味或肉香，并参与乳发酵风味形成；切达奶酪特征风味即来源于甲硫氨酸。因此，能过量产生并分泌这些氨基酸的菌株具有应用价值。然而，食品基质中定量这些化合物通常繁琐，需要样品制备和高效液相色谱等方法。细菌天然感知代谢物的能力已被用于开发生物传感器，即特定代谢物被感知后转化为报告基因表...
Ion Selective Amperometric Biosensors for Environmental Analysis of Nitrate, Nitrite and Sulfate.
可被活细胞进行氧化还原转化的无机离子可通过生物传感器检测，其氧化还原转化会在测量回路中产生电流。此类传感器可基于酶，也可基于全细胞。本文重点综述环境分析中重要的硝酸盐（NO3−）、亚硝酸盐（NO2−）和硫酸盐（SO4^2−）生物传感器，并比较离子选择性电极、光学传感等替代方法。酶法传感器通常具有较高特异性，但受氧干扰、电极污染和酶失...
An Intact Cell Bioluminescence-Based Assay for the Simple and Rapid Diagnosis of Urinary Tract Infection.
尿路感染（UTI）是最常见感染之一，传统培养与药敏诊断至少需48 h，误诊可促进抗生素耐药。为克服这些不足，作者开发并评价了基于完整活细胞或冻干细胞的生物发光检测法，用于UTI诊断。研究采用Photobacterium mandapamensis USTCMS 1132活菌或Photobacterium leiognathi ATC...
Construction of
他汀是广泛使用的降胆固醇药物，其个体疗效差异可能与人类HMG-CoA还原酶（hHMGR）变异有关。本文报道了两种大肠杆菌全细胞生物传感器的设计与构建。第一种为他汀疗效检测传感器，由混合甲羟戊酸（MVA）通路模块和HMG-CoA传感模块组成：截短人源hHMGR（thHMGR）作为MVA通路关键酶，枯草芽孢杆菌FapR（BsFapR）作...
An "energy-auxotroph" Escherichia coli provides an in vivo platform for assessing NADH regeneration systems.
高效体内再生 NADH 和 ATP 对优化高附加值化学品生产及合成代谢途径活性至关重要。目前，这类辅因子再生途径主要在体外测试和表征，但体外测量不能反映生理条件下的酶活性，可能产生误导。本文构建了一个用于测试和比较 NADH 再生系统的体内平台。通过删除大肠杆菌二氢硫辛酰胺脱氢酶基因 lpd，使丙酮酸脱氢酶和 2-酮戊二酸脱氢酶失活...
Detection of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid herbicide using a FGE-sulfatase based whole-cell Agrobacterium biosensor.
2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）是农业中广泛使用的除草剂，现有检测方法通常需要多步样品前处理并依赖昂贵仪器。全细胞生物传感器因操作简便、成本低，成为环境污染物现场筛查的潜在工具。本研究以能降解 2,4-D 的 Bradyrhizobium sp. HW13 为基因来源，构建基于 cadA 启动子和 cadR 转录调节子的遗传工程 ...
Genome-wide gene-deletion screening identifies mutations that significantly enhance explosives vapor detection by a microbial sensor.
基因工程微生物生物传感器能够检测埋地雷上方爆炸物残留并产生光信号，有望用于远距离探测地雷。此前报道的大肠杆菌报告菌株以 yqjF 基因启动子作为传感元件，可响应 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）及其挥发性杂质 2,4-二硝基甲苯（DNT），但检测灵敏度和信号强度仍需提高。本研究采用高通量方法，将携带 yqjF 启动子-生物发光报告融...
Genetically encoded biosensors for the detection of rapamycin: toward the screening of agonists and antagonists.
生物传感器是快速、高灵敏、高特异筛选生物靶标的重要工具。在药物与毒理学应用中，于天然生理环境中筛选生物事件尤为重要，但体外生物传感器常需纯化探针与靶标，难以反映靶标在天然环境中的真实活性。为此，作者开发了一种可检测生物活性小分子雷帕霉素（rapamycin, Rapa）的基于细胞的传感系统。该系统采用信号肽重组介导的荧光转位报告策略...
Development of fluorescent Escherichia coli for a whole-cell sensor of 2'-fucosyllactose.
2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）是人乳低聚糖中主要的岩藻糖基化成分，具有益生元、抗病原、抗炎和降低神经退行性疾病风险等健康益处。本研究开发了一种用于检测 2′-FL 的全细胞荧光生物传感器。通过组成型表达 α-L-岩藻糖苷酶，工程化大肠杆菌可将 2′-FL 催化裂解为 L-岩藻糖和乳糖；采用 lacZ 缺失但保留 lacY 的 E....
Bioluminescence-Triggered Photoswitchable Bacterial Adhesions Enable Higher Sensitivity and Dual-Readout Bacterial Biosensors for Mercury.
本文提出一种全细胞生物传感器新概念，将二价汞离子（Hg2+）响应与生物发光和细菌聚集相耦合，并利用细菌聚集在基底表面预浓缩发光细菌，从而提高 Hg2+ 检测灵敏度。该传感器由 Hg2+ 敏感生物发光报告系统 MerR-lux 和光响应细菌细胞间黏附元件组成。研究证明，Hg2+ 诱导的蓝色生物发光能够光激活表面展示的光开关蛋白，使表达...
Enhancement of amino acid production and secretion by
氨基酸是制药和食品工业的重要代谢物。乳链球菌（Lactococcus lactis）作为发酵食品常用菌种，其蛋白水解活性可产生肽和氨基酸，进而形成风味或风味前体，但分离具有增强氨基酸产生与分泌能力的菌株仍具挑战。本研究构建了一种基于生长的全细胞生物传感器菌株 GFPsensor，用于检测异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、缬氨酸（...
Development of
发酵细菌的某些次级代谢物是食品工业所需化合物，如乳酸菌产生的二乙酰和乙醛。二乙酰赋予乳制品黄油风味，乙醛与酸奶风味和香气相关。这些化合物在食品基质中的定量通常需要繁琐的样品前处理和专门分析方法。细菌天然感知代谢物的能力已被用于开发生物传感器，使特定代谢物的存在被识别并转化为报告基因表达。本研究旨在开发基于荧光的生物传感器检测二乙酰和...
Repetitive Detection of Aromatic Hydrocarbon Contaminants with Bioluminescent Bioreporters Attached on Tapered Optical Fiber Elements.
本研究展示了在锥形光纤元件（OFE）上固定假单胞菌 Pseudomonas putida TVA8 生物发光报告菌，实现对甲苯的重复检测。生物发光细胞层附着于经(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES）修饰的抛光石英表面。通过五种不同形状 OFE 验证了探针制备与使用的可重复性；OFE 形状对测得生物发光强度影响较小，透射率为1.4...
Estimation of Hg(II) in Soil Samples by Bioluminescent Bacterial Bioreporter
汞是主要人为来源的普遍环境污染物，进入食物链会威胁人体健康，因此农业土壤汞监测至关重要。总汞含量不足以反映毒性，因为不同汞形态的生物可利用性不同。自20世纪90年代以来，生物报告器被用于评估污染物生物可利用性，但真实污染土壤研究较少。本研究采用全细胞细菌生物报告器大肠杆菌ARL1，通过生物发光测定估计11个土壤样品中生物可利用Hg(...
Development of a Portable, Ultra-Rapid and Ultra-Sensitive Cell-Based Biosensor for the Direct Detection of the SARS-CoV-2 S1 Spike Protein Antigen.
新冠疫情中，准确估计感染者数量，尤其是无症状和/或早期阶段患者，是关键挑战之一。本文报道了一种用于检测 SARS-CoV-2 病毒表面 S1 刺突蛋白的生物传感器概念验证。该传感器基于膜工程改造的哺乳动物 Vero 细胞，通过电插入人源嵌合抗 S1 抗体至细胞膜，使细胞表面携带特异性识别元件。当 S1 蛋白与膜结合抗体结合时，细胞生...
Shifting the Specificity of
有机砷和无机砷均可能危害人体健康。尽管有机砷毒性通常低于无机砷，但其在环境中可通过化学和生物过程转化为无机砷，因此发展有机砷检测工具具有重要意义。基于砷响应遗传系统的生物传感器通常由识别砷的调控蛋白 ArsR 控制，因此可通过改造 ArsR 的选择性来改变生物传感器的目标选择性。本研究通过遗传工程改造 ArsR，将大肠杆菌（E. c...
The Lumiptosome, an engineered luminescent form of the apoptosome can report cell death by using the same Apaf-1 dependent pathway.
凋亡特征检测对理解细胞死亡方式至关重要。本文报道一种全细胞生物传感器，利用分裂荧光素酶互补法检测 Apaf-1 结合与凋亡体形成。通过 CRISPR-Cas9 技术将萤火虫荧光素酶 N 端（Nluc）和 C 端（Cluc）片段融合至人源 Apaf-1 N 端，在 HEK293 细胞中构建，获得可发光的凋亡体形式，命名为 Lumipt...