蓝细菌在利用水氧化电子可持续生产分子氢（H2）方面备受关注，但受限于产氢酶与初级代谢竞争电子、通常被分子氧（O2）抑制，以及若干未知限制，需要无偏筛选和系统工程方法提高产氢量。本研究将 Cupriavidus necator 的调节性 [NiFe]-氢化酶（RH）引入蓝细菌模式菌株 Synechocystis sp. PCC 680...
短链脂肪酸（SCFA）如丙酸和丁酸是肠道菌群产生的关键代谢物，其浓度改变与炎症性肠病（IBD）等疾病相关。本研究构建了可感知 SCFA 浓度的遗传电路，用于开发能表达响应蛋白（超折叠绿色荧光蛋白，sfGFP）的生物传感器，其表达量与 SCFA 浓度呈反比。作者利用丙酸响应启动子 PprpB 和丁酸响应启动子 PpchA，通过 NOT...
环境监测应尽量减少对生态系统的干扰。Robocoenosis 项目提出使用生物混合体（biohybrid）融入生态系统，并利用生命形式作为传感器。然而，此类生物混合体在存储与供电能力上受限，只能采样有限数量的生物个体。本文对该生物混合体进行建模，研究在有限样本条件下可获得的估计准确度，并重点考虑会降低准确度的误分类错误，即假阳性与假...
报告基因是合成生物学和细胞生物传感器中的重要工具。本研究评估了日本鳗（Anguilla japonica）来源的胆红素依赖性荧光蛋白 UnaG 在活大肠杆菌（Escherichia coli）细胞中响应外膜（OM）完整性破坏的性能。作者利用大肠杆菌野生型菌株 MC4100、同基因外膜缺陷突变株 NR698 以及多种外膜活性化合物，考...
谷氨酸棒杆菌是重要的工业微生物细胞工厂，广泛用于生产多种高附加值化学品。腐胺（putrescine）可缩合成工业塑料尼龙-46，是重要的平台化合物。为加速腐胺高产菌株的设计—构建—测试循环，本研究在大肠杆菌来源转录因子 PuuR 基础上，于谷氨酸棒杆菌中构建了腐胺特异性生物传感器 pSenPuuR。该传感器由 PuuR、响应启动子和...
合成生物学与基因工程的发展使基于生物元件的传感与调控需求日益增加。转录因子（TF）生物传感器可通过检测多种化学化合物并触发相应输出，是合成生物学中的有前景工具。然而，其广泛应用仍受限于代谢物激活型转录因子（aTF）知识库较小、新 aTF 鉴定方法不足以及新型生物传感器回路设计流程有待完善等问题。本文综述了当前关于 TF 生物传感器的...
蓝细菌能产生大量结构新颖的次生代谢物，其脂肪酸修饰方式独特，可能成为过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）配体的新来源。PPARα、PPARβ/δ和PPARγ是配体激活的核受体，参与代谢和细胞过程调控，是多种疾病药物靶点。本文扩展并验证了一种基于细胞的PPAR转激活生物传感器，用于药物发现筛选。该传感器通过更换报告基因提高信号强度与...
没食子酸是常见植物次生代谢物，具有强自由基清除、细胞毒性、抗炎和抗菌活性。传统上通过单宁酸酸水解生产，成本高且环境危害大。为开发更可持续的微生物生物合成策略，本研究表征了 Pseudomonas putida KT2440 中基于转录因子的诱导系统 PpGalR/PPP_RS13150，该系统可剂量依赖地响应胞外没食子酸。研究发现，...
铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一类可引起即食食品腐败的典型革兰阴性菌。本研究利用发光报告基因 luxCDABE 构建了基于铜绿假单胞菌 PAO1 的细胞基生物传感器 PAO1-CE，旨在快速筛选能够抑制该菌生长的抗菌物质。实验选取五种类别共六种抗生素作为模型测试物，包括硫酸链霉素、羧苄西林、氨苄西林、...
全细胞生物传感器是监测重金属等环境污染物的有前景工具，其由传感模块和输出模块组成，在目标分析物存在时产生可检测信号。MerR家族金属响应调节因子具有高灵敏度、紧密转录控制和广泛的金属特异性，适合构建金属传感电路；但革兰氏阴性来源的启动子等部件常在革兰氏阳性宿主中失效。本文结合合成遗传电路构建与结构指导的嵌合MerR调节因子设计，在枯...
全细胞生物传感器可用于抗菌药物发现，原则上可识别作用于特定高价值通路的抑制剂。已有多种细胞壁合成抑制剂（CWBIs）生物传感器，但特异性或敏感性不足，且大多未作为初筛工具严格评估。本文构建并验证了多种金黄色葡萄球菌 CWBI 生物传感器，证明其可特异、灵敏地发现 CWBIs。传感器由金黄色葡萄球菌启动子（PgltB、PilvD、Pm...
锑（Sb）是一种新兴环境污染物，其现场形态分析对准确评价生物可利用性和毒性至关重要。针对三价锑（Sb(III)）全细胞生物传感器（WCB）因缺乏特异性识别元件而难以构建的问题，本研究利用Sb(III)特异性转录调控因子antR及其同源启动子Pant，构建了新型Sb(III)特异性WCB。为抑制Pant启动子泄漏，作者在Sb(III)...
工程化植物与微生物之间的信号交流可用于建立植物促生细菌与目标作物之间的宿主特异性。此前，作者构建了根瘤菌素信号回路，使产生根瘤菌素（RhiP）的植物与模式细菌之间实现专一信号交流。本研究对细菌中根瘤菌素诱导表达进行深入分析，表征了两个根瘤菌素诱导启动子，并探索根瘤菌素生物传感器质粒的细菌宿主范围。通过调节根瘤菌素转运基因 intBC...
酿酒酵母具有公认的安全性和稳定性，是构建生物传感器的理想宿主。尽管已有多种酵母生物传感器，但利用跨膜信号转导通过抗原-抗体相互作用检测膜不通透物质尚未实现。为此，作者开发了名为Patrol Yeast的新型酵母免疫传感器，可检测多种靶标，尤其是食品中毒相关毒素。该系统基于膜酵母双杂交（MbY2H）和分裂泛素（split-ubiqui...
萝卜硫素（SFN）是植物防御性次级代谢物，可反映植物健康状况，并具有抗癌、抗氧化和抗炎等药理作用，因此其检测对疾病防治具有重要意义。本研究基于致病菌Pseudomonas syringae的正交遗传元件hrpR、hrpS和PhrpL构建了一种可快速、稳健响应SFN的“关闭型”全细胞生物传感器。经优化，p114(30R-30S)在10...
双环丙烷化5-乙烯基-2-降冰片烯（dcpVNB）是一种高内能应变多环烃，有望用于推进剂组分。本研究采用基于大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的全细胞 lux-biosensors 评价其遗传毒性。结果显示，dcpVNB 加入细菌后引起 DNA 损伤，诱导 SOS 反应和 Dps 表达，并轻微激活 OxyR 介导的氧化应激反应。dcpVNB 的...
本研究评估了假单胞菌属7p-81、Pseudomonas putida BS394(pBS216)、红球菌属s67、5Ap、X5、F5及Pseudomonas veronii DSM 11331T等微生物作为酚指数生物传感器识别元件用于水环境监测的可行性。通过培养过程中逐步适应酚以提高分析体系选择性，筛选出P. putida BS3...
人雌激素受体已在酿酒酵母中作为嵌合转录因子组分使用约三十年，其配体β-雌二醇可控制融合蛋白入核并驱动靶基因表达。本文优化了一种β-雌二醇传感装置，使人类雌激素受体激素结合域（HBD(hER)）分别与细菌LexA DNA结合域及强激活域VP64或弱激活域B42融合，系统评估其检测范围与最大输出信号。作者通过工程化嵌合激活子和报告蛋白表...
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等病原体可引起反复皮肤感染，其流行与毒力是重要临床问题。长期暴露于抗生素不仅促进耐药，还会耗竭皮肤微生物组及其有益功能。作者假设，一种能在目标菌存在时选择性释放抗菌剂的工程化皮肤益生菌，可实现病原定植的局部生物修复。为此，他们构建了具有生物传感功能的表皮葡萄球菌（S. epidermidis），使...
D-阿洛酮糖是D-果糖C-3位差向异构体，甜度与蔗糖相近，作为低热量甜味剂在食品和医药领域具有广阔应用前景。目前D-阿洛酮糖主要依靠D-阿洛酮糖3-差向异构酶（DAEase）催化D-果糖转化生产，但DAEase比活性和热稳定性有限，制约工业应用。本研究从培养基成分、筛选质粒和表达宿主等方面系统优化基于转录因子PsiR的超高通量筛选检...