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....
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...
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（...
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...
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...
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(...
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...
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...
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...
利用酶表达生产目标化学品时，酶活筛选至关重要。本研究提出一种改进耗时费力的酶筛选流程的方法。通过 CRISPRi 系统使用不同 sgRNA 靶向编码碳酸酐酶 can 的必需基因，实现细胞生长控制（CRISPRi::CA）。CRISPRi::CA 构成一种全细胞生物传感器，可监测 1%–5% 的 CO2 浓度。基于 CRISPRi::...
丁酸是短链脂肪酸，在人类肠道健康中发挥关键作用，可影响免疫调节、细胞分化与凋亡，并作为结肠细胞优先碳源。本研究以模式益生菌大肠杆菌 Nissle 1917（EcN，血清型 O6:K5:H1）为底盘，通过 CRISPR-Cas9 辅助敲除竞争性电子受体途径，并在基因组中异源表达丁酸合成酶，使 EcN 能够从基因组位点产生约 1 g/L...
本文报道了一种高灵敏、高特异的汞全细胞生物传感器。作者以非选择性金传感器 GolS 的变体 GolS77 及其调控通路为基础，通过替换其金属结合环（MBL），引入铜绿假单胞菌 Tn-501 或巨大芽孢杆菌 MerR 同源蛋白的金属结合环，构建了 GolS77-LRT 和 GolS77-LRB 传感器。其中 GolS77-LRT 对 ...
基于转录因子（TF）的代谢物响应型生物传感器是筛选工程酶和动态调控生物合成途径的重要工具，但 TF 结合位点插入常影响启动子活性，且最优 TF 表达水平难以预测。本研究以枯草芽孢杆菌中 N-乙酰神经氨酸（NeuAc）生物传感器为案例，建立分步构建策略。首先筛选 12 个不同强度启动子构建第一启动子库；随后将大肠杆菌 NanR 结合序...
具有可溶性甲烷单加氧酶（sMMO）的甲烷氧化菌在生态与生物技术应用中潜力巨大。本文开发了一种高通量方法，通过整合液滴微流控与遗传回路生物传感器系统，鉴定产 sMMO 的微生物。将 sMMO 产菌与 GESS 传感器细胞共封装于单分散水包油液滴中，以苯为底物，孵育 5 h。传感器细胞作为酚敏感转录激活的荧光报告系统，苯酚诱导 dmpR...
世界卫生组织指出，砷是受影响人数最多的水污染物，亟需廉价、快速、易用的检测系统。全细胞生物传感器具有满足这些条件的潜力，但常灵敏度不足。本研究以磁致细菌（MTB）为细胞底盘，构建高灵敏度磁性细菌生物传感器。通过生物信息学在 Magnetospirillum magneticum AMB-1 和 Magnetospirillum gr...
细菌活细胞传感器是检测环境毒素的有力工具。本研究建立并验证了基于DNA甲基化记忆功能的大肠杆菌阿拉伯糖传感器系统的流式细胞术读出方法。流式细胞术操作便捷，可实现多参数分析，并提供单细胞异质性信息，有利于此类传感器系统的进一步发展。鉴于抗生素污染与多重耐药病原体的重要性，作者设计了一种四环素传感器系统：通过用编码四环素阻遏蛋白的tet...
酶工程获得新功能需要高效遍历巨大的组合序列空间。通常，获得显著性能提升需要多个突变，而单个不良突变就可能使酶失活。为建立高通量筛选并提高不同变体之间的分辨率，作者利用工程化正反馈回路快速筛选有机磷酸酯水解酶对氧磷酶1（PON1）的遗传文库：对硝基苯酚（PNP）特异性转录因子（TF）调控PON1表达，而PON1催化对氧磷（paraox...
本研究开发了一种新型安培式藻类生物传感器，用于检测河水中光合抑制型除草剂。将绿色光合藻类衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）固定化于碳黑（CB）修饰的丝网印刷电极（SPE）上，利用碳黑作为智能纳米材料监测光合作用过程中藻类氧气释放的变化。除草剂存在时，光合电子传递受阻导致氧气释放下降，安培电流信号随被测物浓度降...
微流控与显微成像结合已成为在细胞分辨率下研究植物生理和根-微生物相互作用（RMI）的有力手段，但现有装置多用于拟南芥，缺乏适用于木本植物的活体研究平台。本文报道了一种名为 RMI-chip 的简单微流控装置，可使颤杨（Populus tremuloides）幼苗在持续营养液灌注下生长超过一个月，从而对活根与根际细菌的相互作用进行连续...
蝎毒是生物活性分子的丰富来源，但影响胞质钙离子（Ca2+）的毒素肽表征有限。本研究对澳大利亚蝎 Hormurus waigiensis 毒液进行功能筛选，以评估其动员 Ca2+ 的广度。作者构建了稳定表达遗传编码 Ca2+ 报告蛋白 GCaMP5G 和兔 1 型ryanodine受体（RyR1）的人胚胎肾细胞（HEK293）系，作为...