基于转录因子的生物传感器常用于代谢工程中基因表达的可诱导调控，以及高通量筛选和动态通路调控等相关应用。挖掘新型转录因子对于扩展这些工具集的可用性至关重要。本文报道了从解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）中鉴定、表征和工程化一种酚酸响应调控蛋白 PadR（BaPadR）。该 BaPadR 生物传感器系...
准确有效检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）对防控传染病和保障人类健康至关重要。本文开发了一种纳米抗体展示全细胞生物传感器，用于比色检测SARS-CoV-2刺突蛋白。通过基因工程改造酿酒酵母表面，展示来源于羊驼的单域抗体（纳米抗体），使其具有高捕获效率，从而实现SARS-CoV-2的浓缩与纯化。金纳米颗粒（AuN...
三磷酸腺苷（ATP）定量分析在食品、生物技术和诊断领域应用广泛，且炎症性肠病（IBD）等疾病的发生发展与高 ATP 水平密切相关。目前，基于 D-荧光素/荧光素酶体系的生物发光法因灵敏度和特异性高而成为 ATP 检测的常用方法，但传统方法依赖重组大肠杆菌表达并纯化萤火虫荧光素酶（FLuc），成本较高。本研究旨在开发无需提取和纯化 F...
遗传编码生物传感器系统可在活细胞中运行，是检测与定量多种小分子的通用、廉价且可转移工具。本综述介绍了当前最先进的生物传感器设计与组装，包括转录因子、核糖开关和酶偶联装置、高度工程化荧光探针以及新兴双组分系统。文章重点强调通过生物信息学辅助策略解决导致生物传感器在体内无法达到性能标准的情境问题。优化后的生物传感回路可用于高灵敏度监测分...
快速评估微生物的生化活性对应用研究和基础研究均具有重要意义。基于目标微生物培养物构建的实验室微生物电化学传感器模型，能够以低成本、易制备和易操作的方式快速提供培养物信息。本文综述了以Clark型氧电极作为换能器的实验室微生物传感器模型，重点比较反应器微生物传感器（RMS）和膜微生物传感器（MMS）的构建方式与响应形成机制。RMS以完...
本研究设计并构建了一种基于 CO 感应转录因子 CooA 的全细胞生物传感器，用于检测一氧化碳（CO）的存在与数量。该传感器利用 CooA 作为 CO 感应转录调控因子，在结合 CO 后激活一氧化碳脱氢酶（CODH）相关启动子，并触发 GUS 报告蛋白（β-葡萄糖醛酸酶）的表达。GUS 由 CO 诱导的 CooA 结合启动子 Pco...
重编程细胞行为是合成生物学的重要目标。原核变构转录因子（aTF）可被改造为将小分子信号转化为细胞响应的通用工具，因此扩展其识别新诱导剂的能力具有重要意义。本文首先在大肠杆菌中利用谷氨酸棒杆菌 TetR 家族阻遏蛋白 RolR 建立了间苯二酚响应的 aTF 生物传感器。随后，作者沿 RolR 的适应度景观进行迭代定向进化，获得可识别儿...
人体健康与社会经济发展同环境污染密切相关，因此需要利用生物传感器等可靠器件对真实环境中的污染物进行监测。近年来，多种生物传感器因可原位应用、实时检测且成本较低而受到关注，成为健康环境分析的重要工具。连续环境监测要求传感器件便携、经济、快速且灵活，其优势与联合国可持续发展目标（SDGs）密切相关，尤其涉及清洁水源与能源。然而，生物传感...
本研究旨在比较两种食品消毒剂对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）浮游菌及生物膜中相同微生物的效力。使用过氧乙酸基消毒剂（P）和苯扎氯铵基消毒剂（D），采用定量悬液试验测试其对选定微生物群体的效力，并以标准菌落计数法在胰酪大豆琼脂（TSA）上测定细菌悬液中的效力。...
氯酸盐可因食品加工中使用氯化水或设备消毒而污染食品与饮用水，长期暴露可能抑制碘吸收并带来健康风险。现有液相/食品中氯酸盐检测方法如色谱、质谱和拉曼光谱虽准确，但成本高、耗时长且依赖专业人员，难以普及。本研究基于大肠杆菌应对氯酸盐胁迫的分子机制，即周质甲硫氨酸亚砜还原酶 MsrP 的诱导表达，构建了携带 msrP-lacZ 融合基因的...
本研究在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中构建了一种基于绿色荧光蛋白（GFP）的全细胞生物传感器（WCB-GFP），用于监测砷（As）。作者将 gfpmut3a 基因置于砷操纵子启动子/操纵区（Pars）控制下，构建到质粒 pAD123 中，并转化至 B. subtilis 168，获得菌株 BsWCB-GFP。该...
过去三年，新冠疫情导致大量塑料、抗生素、消毒剂等制造污染物进入环境，加剧了土壤系统损害。然而疫情暴发以来，研究者和公众的关注点一直集中在人类健康上。值得注意的是，与土壤污染和新冠疫情相关的研究仅占所有新冠研究的4%。为提高研究者和公众对新冠衍生土壤污染严重性的认识，本文提出“新冠疫情结束但土壤污染增加”的观点，并推荐一种基于全细胞生...
血红素具有电子传递、气体结合、催化和信号转导等多种功能，在医疗、膳食补充剂和食品加工中应用广泛。传统化学合成或从生物样品中分离血红素存在产率低、周期长、环境负担重等问题。近年来，基于全细胞系统的血红素生物合成方法成为替代方案，其核心是利用微生物中5-氨基乙酰丙酸（ALA）的C4和C5两条前体合成途径，以及原卟啉依赖（PPD）、铁卟啉...
基于合成生物学的全细胞生物传感器为食品污染物现场检测提供了有前景的新方法。其基本组成包括转录因子、核糖开关等传感元件，以及荧光、气体等报告元件；二者通过基因表达调控耦联形成简单基因线路，用于检测目标物质。更复杂的基因线路可引入信号放大、多目标检测和延迟报告等功能模块。借助合成生物学，全细胞生物传感器正变得更加通用和集成，可将检测前样...
有毒重金属在环境中的累积已成为人为污染问题，威胁人类健康与生态系统。传统化学和物理修复方法成本高，并可能产生二次有毒废物。微生物生物修复因高效、低成本和可持续而受到关注，但天然微生物遗传复杂且缺乏合适基因工程工具，限制了高效修复菌的构建。合成生物学为微生物修复提供了新途径，可构建具有快速检测、降解重金属并增强耐毒能力的工程菌，同时提...
寻找能杀灭原核细胞而不损伤真核细胞的新抗生素是当代医学的迫切需求。三苯基膦衍生物作为线粒体靶向抗氧化剂，既能保护哺乳动物感染器官、修复受损细胞，又具有抗菌活性。近期有报道指出，三苯基膦衍生物在亚微摩尔浓度下可产生细胞毒性或抑制细胞代谢。本研究通过显微镜观察分析 MTT 数据，并与细菌发光变化数据比较，阐明其作用机制。结果显示，在亚微...
本研究在假单胞菌 Pseudomonas putida KT2440 中构建了一种同时具有正反馈和负反馈级联放大器的镉离子（Cd2+）全细胞生物传感器 LTCM，并与此前仅含负反馈放大器的 TCM 进行比较。结果表明，LTCM 的线性响应范围由 0.05 μM 扩展至 0.1 μM，在相同培养条件下荧光输出信号提高 1.11–2.6...
维生素B12（钴胺素）对人体健康至关重要，缺乏可致贫血和神经损伤。不同钴胺素形式生物活性不同，但多数传感器难以区分。本文报道一种特异性检测腺苷钴胺素（AdoB12）的全细胞凝集生物传感器。该传感器由表面表达CarH腺苷钴胺素结合域的大肠杆菌组成；在AdoB12存在下，CarH形成四聚体，诱导细菌细胞间特异性黏附并发生凝集；绿光照射可...
响应小分子的转录因子是合成生物学设计中的关键元件，常作为遗传编码生物传感器，用于环境污染物和生物标志物检测以及微生物菌株工程。尽管已有多种策略扩展可检测化合物范围，但转录因子及其诱导分子的鉴定与表征仍费时费力。本文提出 TFBMiner，一种用户友好的命令行数据挖掘与分析流程，可自动、快速鉴定潜在的代谢物响应型转录因子生物传感器（T...
在多种细胞保护机制中，真核细胞依赖 Nrf2 转录因子介导的复杂转录程序，通常在氧化应激等生物胁迫下被激活。近年来，Nrf2 作为主调控因子在癌症、炎症性疾病和年龄相关神经退行性疾病等领域的重要性日益凸显。本文报道并表征了一种新型 Nrf2/ARE 通路生物传感器转基因斑马鱼系。该品系在早期发育阶段呈现动态的时空表达谱，对已知 Nr...