瞬时递送基因回路是合成生物学许多潜在应用的前提，但递送后主导系统行为的非稳态过程给稳健部署带来重大挑战。本文表明，位点特异性重组酶可通过对多基因回路中基因可用性的可编程时序控制，纠正不良效应。作者以内源 microRNA（miRNA）比例型传感器为例，通过使抑制元件与其靶输出基因的表达去同步化，显著降低了传感器基态泄漏。新传感器动态...
开发能够响应细胞内钙信号的合成转录因子，可在单细胞水平分析细胞事件或重构细胞内信息网络。本研究构建了一种钙依赖性转录因子（CaTF），其胞质中的钙蛋白酶敏感序列在胞内钙升高时被钙蛋白酶（calpain）切割，使含TetR DNA结合域和VP16激活域的片段进入细胞核，并结合tetO启动子诱导报告基因表达。结果显示，CaTF介导的报告...
工程化哺乳动物细胞设备用于监测和治疗性调节人体生理过程，是临床合成生物学的重要前沿，但现有方法难以使工程细胞在不依赖天然受体和信号通路的情况下专一感知胞外配体。本文报道模块化胞外传感器架构（MESA），这是一种自包含的受体与信号转导平台，与天然细胞过程高度正交，由可独立调节的蛋白模块组成，便于性能优化和识别新配体。MESA 通过配体...
咖啡因（1,3,7-三甲基黄嘌呤）及其他甲基黄嘌呤广泛用于饮料和药物，造成显著环境污染。作者通过基因重构策略，将假单胞菌 Pseudomonas putida CBB5 的烷基黄嘌呤降解（Alx）基因簇移植到大肠杆菌 Escherichia coli 中，构建可移植的咖啡因降解操纵子。研究发现，必须加入来自 Janthinobact...
全细胞生物传感器是酶基生物传感器的良好替代方案，因其具有成本低、稳定性好、无需繁琐纯化等优势。近年来，活细胞已被用于检测多种目标物。本综述聚焦于通过遗传改造赋予微生物所需输出信号，以提升生物传感器性能。文章讨论了基于遗传/蛋白质工程和合成生物学构建具有特定信号输出、灵敏度与选择性的微生物的方法，包括报告基因表达、转录调控蛋白/诱导启...
细胞能感知多种细胞内与环境信号，并常以组合方式处理这些信号以产生特定表型响应。本文采用单一及混合细胞类型群体，预先编程工程化模块化细胞信号与传感电路，作为处理单元检测并整合多种环境信号。基于工程化模块化遗传AND逻辑门，作者构建了一套可扩展的合成微生物生物传感器，包含可交换的传感、信号处理与执行模块。这些细胞生物传感器利用不同的信号...
当前微生物生物燃料生产利用工程菌降解纤维素并转化为燃料，但产物对产菌的毒性常限制产量。外排泵可提高耐受性，但过度表达会加重细胞负担、抑制生长并降低产量，因此需平衡燃料毒性与泵表达毒性。本文建立了一个包含合成反馈回路的数学模型，利用转录生物传感器 MexR 调控外排泵表达：MexR 在 Plac 启动子控制下表达并阻遏外排泵操纵子；当...
本文综述了一个欧洲资助的合成生物学项目，旨在将工程化设计方法应用于单分子生物传感器的构建，以检测药物与靶标之间的相互作用。项目首先采用“生物零件”和盒式基因组装策略表达所需蛋白，但发现该策略存在蛋白溶解性不可预测等问题；同时利用盒式系统构建 DNA 底物。在器件方面，作者通过微加工制备了磁阻磁镊（magnetoresistive M...
细菌信号响应调控回路可作为设计全细胞细菌生物传感器的平台，用于报告环境毒性物质。本文综述了将合成生物学概念引入生物传感器设计后，新一代细菌生物传感器在性能和应用范围上的进展。作者围绕转录调控型生物传感器的信号检测模块、转导模块和输出模块，讨论了位点定向突变、定向进化、结构域交换和基因线路重连等策略如何提升信号识别选择性、降低检测阈值...
分子生物传感器是检测金属离子等潜在有毒化学物质的有用工具，但传统传感器在混合金属基质中效率受限。本研究采用合成生物学方法，将不同遗传元件组装到同一生物砖中，构建可在大肠杆菌中检测特定金属的微生物生物传感器。遗传元件包括同步的核糖体开关–铁离子通道、启动子、金属结合蛋白（Fe、Pb）、核糖体结合位点、黄色荧光报告蛋白（YFRP）和终止...
许多微生物宿主中的代谢通路已被构建、改造和工程化以生产有用分子，但最终化合物的滴度和产率常受细胞资源利用不足和代谢失衡限制。能够响应环境及细胞代谢状态并调控通路基因表达的感知-调控装置具有解决这些问题、提高产量和产率的潜力。本综述聚焦细胞生物传感器的设计进展及其在控制微生物行为中的应用。作者将细胞生物传感器定义为由宿主细胞产生信号并...
本文报道格拉斯哥大学本科生在iGEM合成生物学竞赛中设计并构建一种名为ElectrEcoBlu的自供电电化学生物传感器。该装置将生物传感器与微生物燃料电池（MFC）耦合，把环境污染输入转换为易于测量的电信号。系统由模块化传感元件和通用报告元件组成：传感元件采用可替换的污染物响应转录激活因子，报告元件通过诱导表达吡咯青素（pyocya...
本文报道了一种具有全局胞间耦合的工程化基因网络，可在生长中的大肠杆菌群体中产生同步振荡。作者基于费氏弧菌和苏云金芽孢杆菌的群体感应元件，将 luxI、aiiA 和 yemGFP 三个基因置于相同的 luxI 启动子控制下：LuxI 合成可跨膜扩散的酰基高丝氨酸内酯（AHL），AHL 与组成型表达的 LuxR 结合后激活 luxI 启...