微生物全细胞生物传感器（MWCBs）利用活细胞检测分析物并产生可测量输出，从而实现连续、低成本和原位传感。模块化传感架构是 MWCB 功能的核心，可重新编程以响应多种信号。其中，双组分系统（TCSs）和变构转录因子（aTFs）为构建嵌合蛋白提供了模块化、可工程化的框架。近年来，结构域交换、融合位点选择和蛋白质工程方面的进展扩大了这些...
化学物种跨细胞膜的主动运输是细胞选择性摄取营养物并排出毒性化合物的重要生物与生物技术功能。主要易化超家族（MFS）转运体可摄取和转运多种化学物种，在微生物宿主中设计用于生产或修复的合成代谢途径时，运输常决定工程菌株效率，却因膜转运蛋白在天然环境外难以表达、纯化和检测而常被忽视。本研究利用共线性分析和基因编码生物传感器，筛选了11个T...
环境中铅离子（Pb2+）暴露，尤其在水体中，对人类健康构成严重威胁，亟需高灵敏检测方法。本研究将电化学技术与变构转录因子（aTFs）相结合，开发了一种新型电化学生物传感平台。该传感器利用DNA与电极表面aTF（PbrR）之间的特异性结合与解离来检测Pb2+。在优化条件下，平台具有1 pM至10 nM的宽线性检测范围和1 pM的极低检...
基于变构转录因子的生物传感器在合成生物学中应用广泛。本研究利用不动杆菌ADP1中的转录因子PobR构建生物传感器，其天然配体4-羟基苯甲酸（4HB）结合后激活PpobA启动子。为筛选响应4-羟基苯基丙酮酸（HPP）的PobR突变体，作者在E. coli中建立双选择系统：正选择用于富集能识别目标配体的突变体，负选择用于消除或削弱仍响应...
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...
在食品、临床和细菌发酵样品中选择性检测L-乳酸水平备受关注。许多基于非立体选择性识别元件的荧光生物传感器已用于乳酸检测。本研究鉴定来自鼠伤寒沙门氏菌LT2的变构转录因子STLldR可立体选择性地响应L-乳酸。随后将STLldR与Förster共振能量转移（FRET）结合，构建荧光L-乳酸生物传感器FILLac。通过截短位于青色和黄色...
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...
本文报道一种基于变构转录因子（aTF）DNA结合的电化学生物传感器，用于检测孕酮（PRG）。该策略利用方波伏安法（SWV）监测PRG特异性aTF SRTF1在PRG存在下从同源DNA序列解离所引起的电流变化。传感器以金电极为换能器，表面固定含SRTF1结合位点的硫醇修饰DNA，并用6-巯基己醇封闭；无PRG时，DNA-aTF复合物整...
天然产物及其衍生物具有丰富化学与生物多样性，但传统工程化改造其生物合成通路以提高产量和获取非天然衍生物，需要精确理解酶促过程。基于变构转录因子（allosteric transcription factor, aTF）的高通量筛选平台可克服筛选瓶颈，用于在大量通路/菌株变异体中搜索。本文描述工程化变构转录因子生物传感器的开发与应用，...
细菌是巨大且尚未充分开发的生物传感蛋白资源库。本文提出一种从微生物中识别并分离能够结合目标分析物的变构转录因子（aTF），并将其开发为生物传感器装置的方法。该策略结合基因组筛选与功能测定，用于鉴定和分离具有传感功能的转录因子，并采用量子点 Förster 共振能量转移（FRET）策略，将分析物识别事件转化为实时、定量的光学测量。作者...
变构转录因子（aTFs）作为配体特异性生物传感器，可实时监测、筛选和调控细胞代谢，但其特异性及配体浓度与输出信号之间的转移函数常需优化。本文提出一种通用高通量方法，在酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 中进化原核 aTF 的特异性和转移函数。通过对效应结合域（EBD）进行单轮错误 PCR 突变，并结合多种开关...
基于变构转录因子（aTF）的生物传感器可用于检测代谢物和工业分子，但现有方法多依赖有限的天然 aTF，因此改变其配体特异性以识别新效应物具有重要意义。本研究以 Streptomyces coelicolor 的 PcaV 阻遏蛋白（MarR 家族 aTF）为基础，构建了检测羟基取代苯甲酸（包括原儿茶酸 PCA）的遗传编码生物传感器，...
尿酸（UA）是临床诊断的重要生物标志物。本文提出一种具有稳定性和易用性的新型信号转导系统，用于开发尿酸生物传感器。该系统以细菌变构转录因子 HucR 作为生物识别元件，并利用 HucR 与限制性内切酶 HindIII-HF 竞争结合设计 DNA 模板，实现 HucR 所识别尿酸信号的转导。尿酸存在可诱导 HucR 构象变化，使其从设...