Design and optimization of a kinase-controlled allosteric switch.
翻译后修饰可实现细胞行为的快速精确调控，但构建磷酸化合成通路的通用策略有限。作者提出利用工程别构原理设计磷酸化控制蛋白开关（phospho-switch）。以别构可控的 Gal4 转录因子为支架，将经典激酶 FRET 生物传感器 EKAR 的感知域插入 Gal4 DNA 结合域 SK22 位点，使 ERK 磷酸化事件通过 Pin1 ...
Radiation-Responsive Promoters: Molecular Mechanisms, Screening Strategies, and Translational Applications as Radiation Biomarkers.
辐射响应启动子是一类功能独特的转录调控元件，可将辐射诱导的遗传毒性应激信号转化为可定量的基因表达输出。它们不直接测量分子损伤产物，而是通过协调的基因调控网络报告细胞对辐射应激的解读，在辐射生物标志物体系中占据独特机制位置。本综述系统分析五类主要辐射响应启动子：microRNA（miRNA）启动子、tRNA来源小RNA（tsRNA）启...
Genetically encoded biosensors enabled high-throughput screening of microbial cell factories.
基因编码生物传感器可将期望表型与可检测输出相耦合，已广泛用于检测多种天然和非天然产物。与不同高通量筛选（HTS）方法结合后，这些传感器可在不同通量水平下实现以产物为导向的高效筛选，从而加速微生物细胞工厂的工程化与优化，使其生产多种目标化合物。为实现微生物细胞工厂的有效HTS，生物传感器需具备若干关键特性。其性能特征显著影响在HTS中...
A Scaffoldomics Platform for Modular In Vivo Enzyme Colocalisation and Its Application to Naringenin Biosynthesis.
微生物细胞工厂中精细化学品产量不足仍是主要瓶颈。体内酶在合成支架上共定位可提升代谢效率，但现有方法常费时且低效。本文开发了一种“scaffoldomics”平台，即用于生物合成途径组合支架化的通用合成框架，可构建多种多酶复合体，并最多将四个途径酶组装到蛋白支架上。作为概念验证，该平台被应用于柚皮素（naringenin）生物合成。作...
Development of a transcription factor-based biosensor strain for reporting α-terpineol production
萜类化合物是重要的天然产物，但许多高价值萜类化合物的微生物合成受限于生物合成途径理性工程困难以及缺乏直接报告产物形成的高通量筛选系统。α-松油醇等单萜醇在异源宿主中的合成需要前体生成、环化和水捕获化学的协同。本文通过结构指导定向进化改造对香芹酚阻遏蛋白 CymR，开发了可检测 α-松油醇的转录因子型全细胞生物传感器菌株。基于推测配体...
Mining Genetically Encoded Biosensors from Filamentous Fungi.
遗传编码生物传感器能在活细胞中实时监测并精确调控，是前沿传感工具。然而，面向新分析物的真核遗传编码生物传感器开发受限于信号-受体对不足。将细菌生物传感器转入真核细胞以扩展检测空间已取得显著成功，但由于真核与原核基因表达系统差异显著，优化细菌来源传感器具有挑战性。成功案例表明，直接从真核系统开发正交信号-受体对可能是可行方案。丝状真菌...
Engineering oncolytic bacteria as precision cancer therapeutics: design principles, therapeutic strategies, and translational perspectives.
工程化溶瘤细菌正成为精准癌症治疗的有前景平台，结合固有肿瘤趋向性、免疫原性和可编程基因调控。合成生物学进展使可诱导和自主回路能够感知外源输入（化学或物理信号）、细菌自身线索（群体感应、细菌侵袭开关或一氧化氮响应启动子）以及肿瘤特异性病理生理（缺氧、低pH或乳酸）。这些设计调控定植、裂解和治疗货物（前药转化酶、细胞因子、抗体/纳米抗体...
Engineering chimeric signaling proteins for microbial whole-cell biosensors: from design to deployment.
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...
Engineering and Application of Biosensors for Aromatic Compounds Production in
芳香化合物广泛用于香料、染料、神经递质和药物等领域。以廉价底物进行微生物发酵是生产芳香化合物的重要策略，但发酵参数优化和工业规模放大仍面临挑战。生物传感器能够精细调节内源或异源代谢途径酶的表达，在不明显抑制细胞生长的前提下平衡代谢通量，并将代谢流导向目标产物合成，因此基于生物传感器的菌株工程与筛选是一种智能化策略。本文系统综述了大肠...
A tool for modeling gene regulatory networks (GRN_modeler) and its applications to synthetic biology.
基因调控网络（GRN）的建模与模拟对于理解生物过程、预测系统行为、解释实验数据和指导合成系统设计至关重要。在合成生物学中，GRN 是实现复杂功能设计与控制的基础，但 GRN 模拟往往耗时且需要专门知识。为此，作者开发了 GRN_modeler，一个具有图形用户界面的友好工具，使无编程经验的用户也能创建现象学模型，同时为高级用户提供命...
Automated and Programmable Cell-Free Systems for Scalable Synthetic Biology with a Focus on Biofoundry Integration.
无细胞蛋白合成（CFPS）已成为合成生物学中可编程、可扩展且兼容自动化的关键平台。摆脱细胞存活与生长限制后，CFPS 可实现快速设计迭代、精确控制反应条件和高通量实验。CFPS 与生物工厂（自动化高通量生物工程平台）的整合显著加速设计-构建-测试-学习（DBTL）循环，促进酶工程、代谢途径原型构建、生物传感器开发和远程生物制造。液处...
10.3389/fbioe.2025.1673169
脂解耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）是一种具有油积存能力的酵母，已成为可持续生产高价值营养保健品的重要细胞工厂。其固有代谢特征表现为向关键前体乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的高通量，使其适合合成类胡萝卜素、黄酮类化合物和特色脂质等复杂分子。本综述总结了工程化脂解耶氏酵母细胞工厂的最新进展，重点讨论代谢工程与合成...
Recent Advances in Developing Cell-Free Protein Synthesis Biosensors for Medical Diagnostics and Environmental Monitoring.
无细胞生物传感器利用细胞机器的选择性，同时避免活细胞的限制，在环境监测、医学诊断和生物技术应用中具有优势。本综述总结无细胞生物传感器开发的最新进展，强调其以高灵敏度和特异性检测重金属、有机污染物、病原体和临床生物标志物的能力。文章分析无细胞蛋白合成优化、保存策略和现场部署方法等技术创新，这些进展提高了灵敏度与实际适用性。合成生物学方...
Beyond Cutting: CRISPR-Driven Synthetic Biology Toolkit for Next-Generation Microalgal Metabolic Engineering.
微藻具有光驱动生长、CO2固定和合成多种高价值化合物的能力，是循环生物经济中可持续细胞工厂。然而，工业应用受生物限制和传统遗传工具不足阻碍。CRISPR-Cas系统最初通过靶向DNA切割实现精确基因编辑。本综述认为，其真正变革潜力在于超越切割，将CRISPR作为多功能合成生物学“瑞士军刀”。文章综合了CRISPR衍生工具的快速演进，...
Simulating a
多能细胞通过接收外部信号、做出命运决定并执行分化功能而特化为多种细胞类型，这一范式类似计算机算法。尽管生物传感器设计进展使细胞能响应多种刺激，但维持细胞经历合成记忆并据此指导行为的能力仍难以实现。本文开发了一种基于重组酶逐步基因表达程序（STEPs）模拟“for-loop”计数到三的细胞记忆驱动行为系统。STEPs 被基因组整合到人...
A framework for complex signal processing via synthetic biological operational amplifiers.
工程遗传电路处理复杂生物信号仍面临非正交信号响应导致的串扰与精确控制难题。本研究提出一种将正交运算放大器（OA）整合到标准化生物过程中的框架，用于高效分解和放大复杂信号。作者通过工程化 σ/anti-σ 正交对、调节核糖体结合位点（RBS）强度，并采用开环与闭环构型，设计了可扩展的 OA 电路，以提高遗传电路的精度、适应性和信噪比。...
Biosensor characterization: formal methods from the perspective of proteome fractions.
许多研究通过转录因子等调控元件在重组系统中控制基因表达，但大多缺乏分析这些调控元件固有及情境依赖变异的正式方法。本研究建立了一个正式框架，并由此推导出表征调控电路的便捷方法。作者将细菌细胞建模为若干蛋白组分数（proteome fractions）的集合，通过对时间依赖蛋白组分数求导，得到描述其变化与表达分数（expression ...
A split ribozyme system for in vivo plant RNA imaging and genetic engineering.
RNA在植物细胞与生理过程中发挥核心作用，监测其动态丰度有助于理解植物对发育和环境刺激的响应。传统RNA定量方法通常具有破坏性、费时且劳动密集。为克服这些限制，作者开发了一种用于植物体内RNA成像的合成分裂核酶系统。该系统将不同RNA信号转换为正交蛋白输出，使多种RNA信号可在植物体内可视化。作者在烟草（Nicotiana bent...
Engineered Bacteria for Disease Diagnosis and Treatment Using Synthetic Biology.
本文利用合成生物学技术，将细菌改造为可用于疾病诊断和治疗递送的微型机器人。工程菌可单独使用，也可作为微生物群落组合应用；群落中不同组分相互补充，可提高诊断准确性并产生协同治疗效应。文章重点讨论了微生物疗法在癌症、肠道疾病和代谢性疾病中的应用潜力，并强调工程菌对宿主原生微生物群的影响至关重要，因为其可调节并与宿主微生物环境相互作用，从...
Engineering Saccharomyces cerevisiae for medical applications.
过去数十年，合成生物学的发展为低成本、快速且环境友好的医学应用开辟了新路径。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）经遗传工程改造后，已从食品工业中的传统工具转变为治疗和预防医学的重要载体。本综述系统梳理工程化酿酒酵母在医学领域的主要应用，重点讨论其作为药物与疫苗生产细胞工厂、用于诊断和生物模拟检测的生物传感器，...