10.1021/acs.analchem.2c00055
用于砷污染检测的全细胞生物传感器通常基于天然细菌感知系统构建，但难以精确调控遗传响应。启动子设计是解决该问题的关键途径之一。本研究以大肠杆菌MG1655中砷响应性的ArsR-Pars调控系统作为识别元件，并连接gfp或lacZ报告基因，构建用于表征重构启动子的遗传电路。首先分析ArsR结合位点（ABS）和RNA聚合酶结合位点库，挖掘...
The dual fates of exogenous tau seeds: Lysosomal clearance versus cytoplasmic amplification.
tau 蛋白聚集物从胞外进入胞内可能是神经退行性 tau 病跨细胞传播的基础。该过程始于 tau 结合细胞表面肝素硫酸蛋白聚糖并触发巨胞饮。病理性 tau 聚集体随后被提出作为胞质内复制的“种子”。tau 摄取效率很高，但仅约 1–10% 内吞聚集体的细胞出现种子扩增。作者利用荧光标记全长 tau 纤维处理 U2OS 细胞或表达全长...
Accurate Identification of Diverse N-acyl Homoserine Lactones in Marine Vibrio fluvialis by UHPLC-MS/MS.
河弧菌（Vibrio fluvialis）是海洋机会致病菌，可产生群体感应信号分子 N-酰基高丝氨酸内酯（AHL），介导毒力相关基因表达。已有研究通过生物法和理化法检测到多种 AHL，但不同方法所得 AHL 谱存在差异。本文报道从东海海洋沉积物中分离的产 AHL 菌株 V. fluvialis BJ-1。该菌株可诱导生物传感器农杆菌...
Particle-Bound Hg(II) is Available for Microbial Uptake as Revealed by a Whole-Cell Biosensor.
颗粒结合汞（HgP）广泛存在于水环境中，可被甲基化为高毒性甲基汞，但其生物可利用性评估仍具挑战。本研究开发了一种基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，用于探测微生物对无机 Hg(II) 的摄取，并评估吸附在天然颗粒和模型颗粒上的 HgP 的生物可利用性。该传感器可定量区分溶解态 Hg(II) 与 HgP 对胞内汞的贡献。结果表明，微生物对...
Directed evolution of the PobR allosteric transcription factor to generate a biosensor for 4-hydroxymandelic acid.
4-羟基扁桃酸（HMA）广泛用于医药、食品和化妆品。本研究旨在开发基于变构转录因子（aTF）的 HMA 生物传感器。以 HMA 类似物 4-羟基苯甲酸（4HB）响应型 aTF PobR 为模板，通过定向进化改变其配体选择性，获得可响应 HMA 的新型 aTF。利用易错 PCR 和 Megawhop PCR 构建容量约 55 万突变的...
Differential Detection of Bioavailable Mercury and Cadmium Based on a Robust Dual-Sensing Bacterial Biosensor.
基因编程生物传感器已广泛用于监测生物可利用重金属污染及其对生物体的毒性。多数细菌生物传感器最初用于检测汞或镉等特定重金属，但现有传感器难以将镉与其他重金属尤其是汞区分开。本研究以汞响应调节蛋白 MerR 和镉响应调节蛋白 CadR 作为独立传感元件，以增强型绿色荧光蛋白 eGFP 和 mCherry 红色荧光蛋白作为独立报告蛋白，构...
Detection of environmental pollutant cadmium in water using a visual bacterial biosensor.
水与土壤中的镉（Cd）污染是重要环境问题，农作物可吸收并累积生物可利用 Cd，因此需要持续监测环境 Cd 水平以降低人体暴露风险。视觉色素因无需复杂仪器而具有开发低设备生物传感器的潜力。本研究利用代谢工程菌生产对有毒 Cd(II) 响应的蓝紫色色素紫罗兰色素（violacein）。该双吲哚色素稳定性高，可在 578 nm 波长处定量...
Reprogrammed tracrRNAs enable repurposing of RNAs as crRNAs and sequence-specific RNA biosensors.
在II型CRISPR系统中，向导RNA（gRNA）由CRISPR RNA（crRNA）和反式作用CRISPR RNA（tracrRNA）组成，二者对Cas9引导的DNA靶向均不可或缺。尽管不同II型CRISPR系统的tracrRNA序列和结构多样，但Cas9中crRNA-tracrRNA杂交的可编程性尚未完全阐明。本文系统揭示了链球...
Development and characterization of a glycine biosensor system for fine-tuned metabolic regulation in Escherichia coli.
体内生物传感器可用于代谢物检测和代谢网络调控，是合成生物学与代谢工程的重要工具，但现有传感器数量和性能仍不足。本研究以枯草芽孢杆菌甘氨酸核糖开关为基础，构建甘氨酸核糖开关文库，并结合荧光激活细胞分选（FACS）和 tetA 双遗传选择，在大肠杆菌中筛选出合成甘氨酸-OFF 核糖开关 glyOFF6 和检测范围扩大的合成甘氨酸-ON ...
Sequential detection of dopamine and L-DOPA by a 2,3-dopa-dioxygenase from Streptomyces sclerotialus.
本文首次利用嗜热放线菌Streptomyces sclerotialus来源的耐热2,3-多巴脱氧酶（SsDDO）构建了蛋白型与全细胞型生物传感器，用于左旋多巴（L-DOPA）检测。SsDDO以非血红素Fe(II)为辅因子催化L-DOPA氧化开环，经中间产物AHMS环化为CHAPCA；CHAPCA进一步与3-氨基苯甲酸（MABA）发...
Method for acrylic acid monomer detection with recombinant biosensor cells for enhanced plastic degradation monitoring from water environments.
塑料碎片在水环境中受机械应力等因素降解，产生包括塑料单体在内的小尺寸降解产物；现有监测设备可能不适合高通量筛查。本研究开发了一种重组全细胞细菌生物传感器，用于水环境中丙烯酸单体（acrylic acid, AA）的监测。该传感器以大肠杆菌为宿主，携带 pBAV1K-ACU-lucFF 质粒，其中荧光素酶报告基因 lucFF 受丙烯酸...
Design of stable and self-regulated microbial consortia for chemical synthesis.
微生物共培养工程已成为生物制造的一种有前景策略。稳定性和自调控是构建本征鲁棒、可放大应用的共培养体系的关键挑战。本文提出利用多代谢物交叉喂养（MMCF）在菌株间建立紧密关联，并给出选择合适代谢分支的设计规则，从而获得本征稳定的双菌株共培养体系，其种群组成和产物滴度对初始接种比例不敏感。通过引入中间物响应生物传感器，共培养微生物种群可...
A Versatile Transcription Factor Biosensor System Responsive to Multiple Aromatic and Indole Inducers.
别构转录因子（aTF）生物传感器是代谢工程、生物技术及合成生物学中改造微生物的重要工具，但已鉴定和表征的 aTF 工具箱有限，制约了新型生物传感器的开发。为拓展 aTF 的配体识别范围，本研究以空肠弯曲菌 TetR 家族阻遏蛋白 CmeR 为识别元件，构建可在模式生物大肠杆菌和酿酒酵母中工作的遗传回路，使其作为水杨酸盐生物传感器。该...
Circulatory metabolites trigger ex vivo arterial endothelial cell dysfunction in population chronically exposed to diesel exhaust.
慢性柴油尾气暴露与心血管疾病存在因果关联，动脉内皮细胞功能对维持心血管稳态至关重要。既往急性暴露研究提示柴油尾气可致内皮细胞功能障碍，但慢性暴露效应尚不明确。本研究对133名柴油发动机测试员（DET）和126名非DET的人血清样本应用体外内皮细胞生物传感器检测，以评估心血管风险证据。环境监测显示DET暴露于高水平柴油尾气气溶胶（PM...
Enhancing DNT Detection by a Bacterial Bioreporter: Directed Evolution of the Transcriptional Activator YhaJ.
埋地雷探测风险高且耗资大，微生物生物报告菌可在接触炸药蒸气后发出光学信号，为远程探测提供替代方案。作者此前构建了基于大肠杆菌的 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）及其杂质 2,4-二硝基甲苯（DNT）生物报告菌。本研究通过定向进化 yqjF 启动子的转录激活因子 YhaJ，进一步优化该生物报告菌。经三轮易错 PCR 随机突变与筛选，获...
A Recombinase-Based Genetic Circuit for Heavy Metal Monitoring.
遗传回路设计的快速发展使全细胞生物传感器（WCBs）在医学诊断和环境毒性评估等领域受到关注，但高背景信号和低精度限制了其从概念验证走向实际应用，尤其用于重金属毒性监测。作为替代模块设计，本研究利用Bxb1重组酶作为开关，以增强剂量–响应行为并降低泄漏。借助Bxb1重组酶识别元件的模块化特性，作者将可响应镉等毒性离子胁迫的工程化半特异...
Strategies for Improving Small-Molecule Biosensors in Bacteria.
近年来，小分子生物传感器在合成生物学与生物化学研究中日益重要，相关新应用不断涌现。然而，许多细菌小分子生物传感器的实际效用受到功能不足的限制，包括工作范围、动态范围和化学特异性不理想。本文系统综述了细菌细胞内已知的小分子生物传感器机制类型，并总结了用于优化不同功能参数的工程策略。文中讨论了直接改造传感器基因的方法，如定向进化、结构/...
Engineering Transcription Factor XylS for Sensing Phthalic Acid and Terephthalic Acid: An Application for Enzyme Evolution.
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和邻苯二甲酸酯（PAEs）被广泛用作塑料和增塑剂。近年来，PET 和 PAEs 的酶促降解受到关注，但缺乏有效检测其主要水解产物邻苯二甲酸（PA）和对苯二甲酸（TPA）的筛选方法，限制了相关降解酶的定向进化。本研究通过定向进化来自 Pseudomonas putida 的混杂转录因子 XylS，获得两个...
Identification and characterization of L- and D-lactate-inducible systems from Escherichia coli MG1655, Cupriavidus necator H16 and Pseudomonas species.
乳酸是生产聚乳酸（PLA）等多种化合物的重要平台化学品，高纯度 PLA 需要光学纯的 L-乳酸和 D-乳酸。为筛选和改造乳酸对映体高产菌株，常采用高通量筛选、动态通路调控或实时监测。诱导型基因表达系统及其在遗传编码生物传感器中的应用，是乳酸生物技术的重要工具。本研究从大肠杆菌 MG1655、Cupriavidus necator H...
A Simple Biosensor-Based Assay for Quantitative Autoinducer-2 Analysis.
细菌通过产生和响应种间信号分子调控群体密度依赖的基因表达。除种内通讯外，自诱导物-2（AI-2）还可在革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之间介导种间通讯，因而备受关注。AI-2 的分析与定量对于理解细菌行为及致病性随群体密度变化至关重要。然而，现有 AI-2 定量生物测定方法较为复杂，检测范围较窄，且易受培养基等样品中痕量组分干扰。为简化并...