铅虽在制造业中的使用已显著减少，但历史广泛使用及不当处置造成环境污染，铅可通过吸入、摄入或接触进入生物体并导致中毒。本研究基于合成生物学原理，开发用于检测铅的质粒型全细胞细菌生物传感器。该生物传感器遗传元件包含编码金属感应调控蛋白 PbrR 的 pbrR 基因、其天然反向启动子区 Ppbr 以及无启动子绿色荧光蛋白基因 gfp（gf...
随着工业扩张，重金属等污染物日益污染生活环境。重金属不可降解，易在食物链中累积并对生物体产生毒性，因此金属离子检测技术受到关注。合成生物学进展为利用源自微生物的启动子元件检测金属离子提供了新途径。为简化设计，需要开发系统方法以评估和选择合适组件，实现期望检测性能。本文推导了一种多目标 H2/H1 性能准则，作为金属离子生物传感器的设...
可预测地整合外源生物信号与元件仍是合成细胞执行系统工程的关键挑战，亟需提高信号转导与灵敏度的通用方法。为此，作者受化学 pH 缓冲体系启发，在酿酒酵母中建模并构建了一个分子信号缓冲网络。该网络对四环素响应核糖开关进行上下文隔离，使其能够合成控制菌落形成并实现模块化信号操纵。核糖开关信号被传递至分裂转录因子的转录激活域，而相互作用的 ...
寄生虫病在全球造成重大健康负担，尤其在资源有限地区需要快速、低成本的检测方法。寄生虫在生命周期中常释放特异性蛋白酶，可作为检测标志物。本研究利用合成生物学策略，构建了模块化大肠杆菌和枯草芽孢杆菌全细胞生物传感器平台，将可互换的蛋白酶识别基序整合到细胞表面展示系统中。当靶标蛋白酶切割识别基序时，表位标签被移除，荧光探针无法结合，细胞出...
生物合成途径可将廉价可再生资源转化为药物、塑料等高价值代谢产物，但途径设计受生物学复杂性限制。遗传变体的快速构建已能产生数十亿个具有不同代谢设计的细胞，然而评价这些设计优劣的测量能力仍落后数个数量级。近期研究利用遗传编码生物传感器使细胞报告自身化学生产水平，围绕生物传感器的创建与应用正在形成新的工程学科。生物传感器将胞内代谢物浓度转...
随着工业扩张，重金属等污染物对生活环境造成日益严重的污染。重金属难以降解，可在食物链中累积，其毒性会对生物体造成损伤，因此金属离子检测技术受到关注。本研究提出一种基于群体感应（quorum sensing, QS）的放大器，用于提高金属离子生物传感器的检测性能。该设计利用可扩散信号分子，使其自由穿过细胞膜进入环境，实现细菌之间的细胞...
生物体在进化过程中形成了多种用于胞内外检测小分子、离子或物理参数的传感系统。近期研究表明，这些原理可被用于构建合成调控回路，以服务于代谢工程策略。在这一背景下，转录因子（TF）在微生物转录水平调控生理过程，因而在生物传感器设计中发挥核心作用：它们可被整合到合成回路中，根据小分子产物或代谢物的积累状态调控基因表达。本文综述了基于转录因...