目前，基于转录因子（TF）的生物传感器难以通过预测性翻译调控获得期望输出。生物传感器系统的基因表达需具备适当的翻译强度，而核糖体结合位点（RBS）通过调节转录因子和报告基因的翻译水平，可微调其动态范围（诱导物存在与缺失时基因表达倍数变化）。然而，现有 TF 生物传感器普遍存在动态范围不可预测的问题。本文阐明了 RBS、翻译水平、蛋白...
耐药真菌病原体的增加迫切需要开发发现新型抗真菌化合物的工具。多烯抗生素通过结合细胞膜固醇、形成跨膜孔并导致细胞死亡，是治疗人和动物真菌感染的重要药物。许多多烯由链霉菌产生并释放到土壤环境中，可靶向真菌菌丝；虽然它们通常不抗菌，但可能被同一栖息地的细菌感知并作为信号分子。本研究探讨两性霉素B如何被土壤菌枯草芽孢杆菌感知。全局转录谱分析...
便携式且廉价的分析工具对于在低中收入国家（LMICs）等技术支持有限的环境中监测药品质量至关重要。全细胞酵母生物传感器有望满足这一需求，但多数酵母生物传感器的读出方式需要昂贵设备或试剂。为克服该挑战，作者设计了一种可诱导产生独特气味的酵母生物传感器（scentsor），无需用户额外添加显色试剂，仅凭人的鼻子即可读取。本文描述了一种对...
本研究开发了一种新型、低成本、可携带的纸片生物传感器，用于检测四环素类抗生素。该传感器以携带四环素介导调控基因的大肠杆菌/pMTLacZ 作为识别元件，以 β-半乳糖苷酶作为报告蛋白，并将其固定于廉价且便携的 Whatman 滤纸上制成纸片传感器。检测过程中采用 EDTA 和多粘菌素 B 作为增敏剂，以提高复杂基质中检测的准确性。该...
遗传编码生物传感器广泛用于合成生物学和代谢工程，但已报道的木糖生物传感器过于敏感且工作范围有限，难以满足多数传感应用。本研究对大肠杆菌 XylR 进行定向进化，并构建基于 XylR 及其操纵子 xylO 的木糖生物传感器。含突变 XylR 的传感器工作范围较对照提高近 10 倍；XylR 中单个氨基酸突变 L73P 或 N220T ...
利用先进遗传回路重编程的微生物有望作为多种疾病的活体诊断工具，并在非侵入方式下调节肠道菌群以治疗疾病相关症状。本研究开发了一种可感知并响应肠道炎症生物标志物硝酸盐的设计型益生菌大肠杆菌。首先，利用大肠杆菌 NarX-NarL 双组分调控系统构建硝酸盐响应遗传回路；随后，基于灵敏度与特异性指标优化该硝酸盐生物传感器性能；再将优化后的遗...
本研究利用基于大肠杆菌（E. coli）的全细胞细菌荧光素酶生物传感器，研究张力烃2,2’-双(双环[2.2.1]庚烷)（BBH）的毒性。该传感器将发光杆菌（Photorhabdus luminescens）luxCDABE荧光素酶基因与多种应激诱导启动子转录融合，当细胞受到毒性刺激时发光增强。结果表明，BBH具有基因毒性，可诱导细...
本文开发了一种具有所需灵敏度的信号放大汞传感生物传感器，首先采用对 Hg2+ 具有荧光增强响应的 GFP 突变体作为报告模块。所开发传感器对 Hg2+ 在较宽范围 1–10000 nmol/L 内产生响应，其检测限较类似构建的大多数金属传感生物传感器提高一至两个数量级。此外，该传感器可轻易区分 Hg2+ 与多种金属离子，并在广泛 p...
受精和早期发育通常是海洋动物生命周期中最脆弱的阶段，该时期的生物学过程对环境高度敏感。在自然环境中，海胆配子排入海水，经历体外受精和胚胎发育；在实验室中，可精确追踪受精卵及发育胚胎的形态与生化变化。因此，观察海胆卵成功受精及后续胚胎发育可作为评估海洋环境质量的便捷生物传感器。本文研究了海水盐度和pH变化对Paracentrotus ...
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...
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...
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，...
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...
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...
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...
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...
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...
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 ...
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...
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...