哺乳动物嗅觉系统可基于嗅受体神经元（ORNs）表达的约一千种嗅觉受体（ORs）高灵敏、高选择地检测多种气味物，ORs 具有动态检测范围并参与嗅球中的信号编码。为开发仿生嗅觉传感器，需要稳定培养并长期保存 ORNs，但传统单层原代培养存在可用时间短、培养效率低和长期储存困难等限制。本研究建立了一种基于重组蛋白 REP（TGPG[VGR...
汞（Hg）对微生物的生物可利用性是汞在食物网中生物放大的关键步骤，镉（Cd）的转化与生物可利用性则影响其在主要粮食作物中的积累。这些金属的生物可利用性取决于其在溶液中的形态，尤其在厌氧条件下，Hg 可被甲基化为有毒的甲基汞（MeHg），Cd 可在根际持续存在。全细胞微生物生物传感器在金属进入细胞质时产生可量化信号，是评估金属生物可利...
动态质量再分布（DMR）和细胞介电谱（CDS）是无标记生物传感技术，可实时记录活细胞暴露于胞外或胞内刺激后产生的整合性细胞响应，尤其捕捉伴随细胞形态改变和/或靠近传感器处分子运动的信号通路。本文报道了直接刺激G蛋白激活内向整流钾（GIRK）通道时，也能产生稳健的DMR和CDS信号；GIRK通道参与心脏和脑组织兴奋性调节。作者以小分子...
细菌耐药由多种生化因素引起，生物膜形成是主要原因之一。该过程通常由群体感应（QS）通过内源信号分子触发，天然产物等外源物质也可能参与。本研究旨在判断某些药物是否诱导肺炎克雷伯菌ATCC 13884形成生物膜，从而增强细菌耐药性。研究在亚血浆浓度下测定22种药物对K. pneumoniae ATCC 13884生长的影响，采用HPLC...
从环境来源中检测并回收重金属是环境保护与治理的重要任务。基于此前关于细胞可视化检测和生物吸附的研究，作者利用 BioBrick 合成生物学技术构建了一种兼具两种功能的新系统。该系统将金特异性感知 gol 调控子组装在金伴侣蛋白 GolB（金特异性结合蛋白）上；GolB 负责选择性吸附金离子，从而使整合系统具有更高的金耐受性。将该系统...
本文报道了一种用于检测胞内NADPH再生能力的NADPH营养缺陷型大肠杆菌全细胞生物传感器。作者构建了删除zwf、maeB、icd、pntAB和sthA的大肠杆菌NADPHaux菌株，仅保留6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（Gnd）作为内源NADPH产生途径。该菌株在M9最小培养基中只有加入葡萄糖酸作为NADPH来源时才能生长；若省略葡萄糖酸...
本综述介绍若干用于生物应用的纳米/微尺度传感器。首先介绍两类悬臂梁高灵敏温度传感器：一类由复合材料制成，工作在偏转模式；为检测单个哺乳动物细胞产生的热量，该微加工悬臂梁长度处于微米尺度、厚度处于纳米尺度。另一类悬臂梁工作在谐振频率模式，其原理是哺乳动物细胞引起的温度变化导致谐振频率漂移。除悬臂梁生物传感器外，本文还介绍两种基于电细胞...
尽管2-苯乙酸（PA）是内源生长素家族中重要的植物激素，其生物合成途径尚未阐明。本研究开发了一种新型全细胞生物传感器，通过调控大肠杆菌芳香化合物分解代谢，实现对PA和2-苯乙胺（PEA）的同时定量。该传感器利用PA操纵子（PA regulon）识别PA及PEA：PEA可经细菌代谢转化为PA，从而激活绿色荧光蛋白（GFP）报告系统。为...
由生物分子和活细胞构成的生物传感器与全细胞生物传感器能够感知生物体系中的特定刺激，并将其转换为可测量信号。其中，基于荧光素酶的生物发光传感器在分子生物学和成像系统中应用广泛。本项目利用圆形排列策略设计并构建了一种用于检测和定量 Caspase-9 活性的荧光素酶生物传感器。光谱学结果表明，圆形排列导致该传感器结构发生改变。随后，研究...
铜绿假单胞菌中镉的修复主要依赖 cadA 和 cadR 基因，分别编码 P 型 ATPase CadA 和转录调控蛋白 CadR。尽管已有研究涉及这些金属感知与调控蛋白，但其启动子、金属感知及结合能力仍不清楚。本研究旨在表征 CadR、鉴定 PcadR 启动子，并用生物信息学分析蛋白–启动子–金属结合亲和力，同时在 E. coli ...
临床诊断苯丙酮尿症（PKU）需同时定量苯丙氨酸（Phe）和酪氨酸（Tyr），但现有酶法、串联质谱和高效液相色谱方法前处理繁琐、设备昂贵且难以同时检测。本研究基于大肠杆菌 TyrR 转录调控系统开发全细胞荧光生物传感器，利用 Phe 激活 tyrP 启动子驱动 GFP 表达，Tyr 抑制 aroF 启动子驱动 RFP 表达，实现双信号...
短链和中等链脂肪酸（SMCFA）是重要平台化学品，目前多由不可持续资源生产。工程微生物细胞生产 SMCFA 缺乏高通量筛选最佳生产细胞的方法。本文报道了一种用于快速简便检测 SMCFA 的全细胞生物传感器。该传感器基于含 SMCFA 响应 PDR12 启动子并耦合 GFP 报告基因的多拷贝酵母质粒。传感器对己酸、庚酸和辛酸的线性检测...
砷毒性高且分布广泛，但分散式供水（如家用井水）中的砷浓度常未被量化，现有砷形态分析技术成本高且便携性差。本文报道一种基于大肠杆菌 ArsR 的全细胞荧光生物传感器检测法，可在环境相关浓度下定量无机砷并评估其生物可利用形态。研究发现，常见于生物检测暴露介质中的无机磷酸盐会限制 As(V) 摄取，可能解释既往 As(V) 检测结果的差异...
本研究以 I 类和 II 类 preQ1 识别核糖开关为模型体系，在体外和体内解析理性设计配体衍生物的结构-活性关系。发现氨基修饰侧链从配体包埋结合口袋伸出、质子化后可能与 RNA 磷酸骨架相互作用的合成 preQ1 配体，在体外保留甚至增强对核糖开关的结合亲和力；但它们在 E. coli 报告系统中导致显著降低的核糖开关活性。重要...
异戊二烯是合成橡胶前体和萜类途径特征产物。本研究利用 Ralstonia pickettii 的 TbuT 转录调控因子构建异戊二烯生物传感器，使其在工程大肠杆菌中响应细胞内异戊二烯并驱动荧光报告基因表达。由于 TbuT 将异戊二烯识别为次优效应分子，作者采用 T7 RNA 聚合酶介导的转录级联放大报告基因表达，并系统调节 tbuT...
在生物传感器开发中，藻酸盐水凝胶因可在温和生理条件下形成生物相容膜而常用于稳定包埋生物分子，但多数藻酸盐膜绝缘且重复性差，限制了电化学传感应用。本文研究导电藻酸盐水凝胶中的细菌电捕获，以解决上述问题。通过恒电位电沉积掺入最高4%石墨的藻酸盐前驱液，获得导电藻酸盐涂层电极。石墨掺杂降低了电极钝化并改善电化学响应，但仍低于裸电极。细菌在...
本文研究海洋发光菌 Aliivibrio fischeri 的发光行为与人工海水成分之间的关系，并评估其作为杀菌剂毒性生物传感器的潜力。作者将 A. fischeri 接种于含 2.81% NaCl 的人工海水（ASW）及其组分中，发现 KCl、NaHCO3 和 MgSO4 三者共同存在时可显著激活低细胞密度条件下的细胞密度独立发光...
本文报道了一种基于荧光的代谢物传感器，用于在大肠杆菌内检测多种具有生物技术价值的醛类。YqhC 是一种转录调控因子，在醛类存在时可上调 yqhD-dkgA 操纵子。作者利用该特性构建了双模块生物传感器：感知模块组成性表达 yqhC，报告模块则在 yqhD 启动子控制下表达 syfp2 荧光报告基因。通过对感知模块和报告模块的 5'-...
本文提出一种用于循环水产养殖系统（RAS）水质监测的新型毒性预警传感器。该传感器系统主要由全细胞生物传感器构成，采用广泛毒性分析中常用的发光细菌 Aliivibrio fischeri，对已知鱼类健康胁迫物混合物进行检测，包括亚硝酸盐、非离子氨、铜、铝和锌。研究构建了两种毒性预测模型，并分析其相关性、均方根误差、相对误差和毒性行为。...
微生物合成烷烃被认为是可持续生产可直用燃料和化学品的有前景方法。二氧化碳是理想碳源，但单一生物体难以从二氧化碳高效合成长碳链烷烃。潜在方案是利用产乙酸菌将二氧化碳还原为乙酸，再工程化第二种菌将乙酸转化为长链烃。本研究展示由产乙酸菌 Acetobacterium woodii 和经工程改造的非原生产烷烃菌 Acinetobacter ...