细菌趋化信号有望用于快速生物传感器检测，但难以定量。本文探索两种可反映趋化活性大肠杆菌的荧光读出。第一种将趋化信号蛋白 CheY 和 CheZ 分别与稳定或不稳定“分裂”绿色荧光蛋白的非荧光部分融合。野生型趋化细胞可产生可区分荧光焦点，而缺乏 CheA 激酶的突变体不能；约三分之二焦点位于细胞极的趋化受体处，三分之一位于鞭毛马达复合...
类风湿关节炎（RA）与心血管疾病风险增加相关，系统性炎症被认为是早发动脉粥样硬化的关键因素。本研究旨在评估 RA 患者血浆是否通过影响活性氧（ROS）和一氧化氮（NO）产生而诱导内皮细胞氧化应激。作者以 ECV-304 人脐静脉内皮细胞系作为细胞基生物传感器，将 73 例 RA 患者和 52 名健康志愿者的血浆与细胞孵育 12 h，...
鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的细胞间信号传导依赖 N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）的产生与释放，其中主要信号分子为 N-(3-羟基十二碳酰基)-L-高丝氨酸内酯（3-hydroxy-C12-HSL）。该信号分子的分泌水平可通过基于平板或薄层色谱（TLC）的简便方法评估，这些方法利用含有 traG-la...
Love波生物传感器被认为是生物医学研究与诊断中最有前景的探测方法之一，可用于检测附着在器件表面的细胞的机械—生物学行为。本研究采用基于36°YX-LiTaO3、带有parylene-C波导层的Love波传感器作为全细胞生物传感器，实时监测腱干/祖细胞（tendon stem/progenitor cells, TSCs）的粘附过程...
本文报道两种工程化细菌荧光生物传感器，用于检测并定量银离子和铜离子。传感器由银/铜抗性操纵子 sil operon 与绿色荧光蛋白基因组成，GFP 表达严格受 sil 操纵子中银激活启动子调控。作者构建 pRADEK.1（含 silE 启动子）和 pRADEK.2（含 silABC 启动子），并转化大肠杆菌 J53(pMG101) ...
异丁醇是一种具有较高能量密度的 C4 支链高级醇，被视为下一代交通燃料。本研究建立了一种基于 BmoR 转录因子的生物传感器筛选系统，用于从大气和室温等离子体（ARTP）突变库中筛选异丁醇高产菌株。BmoR 是 Thauera butanivorans 正烷烃代谢中调控烷烃单加氧酶 σ54 依赖启动子 Pbmo 的醇响应转录因子，对...
本文报道了一种基于微波电动力学谐振器的新型生物传感器，用于检测氨苄西林。该传感器由一段8 GHz矩形波导构成，横截面为28.5×12.6 mm2，一端为金属短路壁，另一端由带有多孔聚苯乙烯薄膜的铌酸锂板封闭。聚苯乙烯薄膜通过离心法涂覆，并在氩气高频放电等离子体中修饰，用于固定大肠杆菌K-12细胞。谐振器经同轴-波导适配器连接S参数仪...
所有生物传感平台都依赖两个核心：对特定分析物的特异性生化识别，以及将该识别事件转换为可检测信号。现有多数技术使用被动结合蛋白，需要洗涤步骤、专用试剂和昂贵仪器。为克服这些限制，蛋白质工程策略被用于开发新型蛋白开关/执行器，其可在小分子结合后改变活性状态。合成蛋白开关通常通过域插入将编码传感蛋白的基因与编码执行蛋白的基因融合，使信号分...
本综述回顾作者在日本大阪大学药学研究科近40年的基础研究。作者1984年在美国博士后研究后加入三浦喜温实验室，开始生物化学工程研究，最初目标是通过工程化手段解决威胁人类健康的全球环境问题。主要成果包括：利用光合微藻与光合细菌构建明暗/昼夜耦合系统，以水和二氧化碳为原料生产氢气，并放大800倍至中试装置；通过克隆氢气氧化与碳固定相关基...
水杨酸可由常见代谢中间体莽草酸生物合成，并应用于制药和生物塑料工业。虽然针对莽草酸通路的代谢工程已实现多种芳香化合物合成，但通路组分相对表达水平如何影响水杨酸产量仍不清楚，且某些可提高产量的宿主基因缺失难以预测。本研究利用水杨酸响应型转录因子优化重组大肠杆菌中莽草酸/水杨酸通路基因的表达水平，并筛选染色体转座子插入库以提高水杨酸产量...
本研究旨在通过理性突变分析、生物传感器与计算机辅助模拟相结合，确定大肠杆菌 TyrR 蛋白中 L-苯丙氨酸（L-Phe）的结合位点。TyrR 是芳香族氨基酸合成与转运相关基因的主要转录调控因子，其配体结合位点的鉴定是蛋白功能注释和基于结构的蛋白设计的重要基础。作者构建了以 tyrP 启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）表达、并携带 Ty...
人为释放有毒金属威胁人类健康和生态系统。现有金属生物传感器多依赖异养细菌，需要固定碳源且难以在自然水体中生长。本研究以光自养蓝细菌 Synechococcus sp. PCC 7002 为宿主，构建并表征了基于改造 MerR 家族转录激活因子的金和铜传感器：GolSA113T 具有增强金结合能力，GolSCL 含有来自 CueR 的...
全细胞生物传感器有望成为低成本、易使用的即时检测（POC）诊断工具，但难以检测不能跨膜扩散的蛋白分析物。本文开发了一种基于大肠杆菌全细胞表面展示纳米抗体的细胞凝集生物传感平台，用于特异性识别目标蛋白。概念验证中，展示抗绿色荧光蛋白（GFP）纳米抗体的大肠杆菌与串联二聚体GFP（tdGFP）结合后发生交联凝集，可在纳摩尔浓度下检测模型...
G蛋白偶联受体（GPCR）超家族代表人体中最大的细胞表面受体群。估计目前市场上约40%的药物靶向GPCR。由于只有极少数GPCR被这些上市药物靶向，GPCR作为新型药物靶点的潜力仍然巨大。与传统体外检测相比，使用生物传感器的无标记细胞检测为研究GPCR提供了新机会。它能够在实时条件下测量整合的受体介导反应，而不是单一下游信号通路，并...
NADPH 在细胞生物合成和氧化应激响应中起关键作用。作者此前基于大肠杆菌转录调控因子 SoxR、其靶启动子 PsoxS 和 eYFP 荧光报告蛋白构建了遗传编码 NADPH 生物传感器 pSenSox。本研究利用 pSenSox 考察大肠杆菌中不同参数对传感器输出的影响，模型反应为严格依赖 NADPH 的 Lactobacillu...
汞向能够甲基化汞的微生物中的生物动员是神经毒素甲基汞形成的限制步骤。尽管藻类溶解有机质（DOM）与甲基汞生成增加有关，但细菌汞摄取与藻类 DOM 的关系仍不清楚。本研究采用可在好氧和厌氧条件下工作的全细胞荧光生物传感器，并结合高分辨质谱与非对称流场流分离，探讨不同藻类新鲜 DOM 的数量和质量如何影响微生物汞摄取。结果显示，绿藻和可...
植物相关细菌通过群体感应（QS）信号形成根际生物膜并发挥功能。具有 QS 活性的生物膜形成根际细菌因竞争力强而日益受到重视，但目前尚无简便方法从植物根上直接区分和分离这些细菌。现有流程需先分离纯化所有植物相关细菌，再用生物传感器菌株筛选 QS 活性，费时且背景干扰大。本研究建立了一种直接从植物根中分离产生 N-酰基高丝氨酸内酯（AH...
许多遗传报告系统需要分子氧，因此报告基因在厌氧微生物分子机制研究中的应用受到限制。本文报道了基于荧光素酶基因及其需氧酶的全细胞生物传感器系统。作者采用两种不同需氧报告系统——昆虫荧光素酶和细菌荧光素酶，以及两种细菌宿主——革兰阳性长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）和革兰阴性大肠杆菌（Escherichia c...
全细胞生物传感器能够监测化学物质的毒性与生物利用度，但传统二维细胞培养难以再现体内生理复杂性。三维细胞培养模型可更好模拟体内细胞对外界刺激的响应，是理想的活体模型。为构建预测性强、灵敏、稳健且低成本的三维细胞生物传感器，作者开发了一种基于智能手机的生物发光三维细胞生物传感器平台，用于效应分析。该平台利用核因子κB（NF-κB）信号转...