生命系统的多样性为生物传感提供了丰富分子与系统基础，而理想的生物传感器应具备稳健、特异和可靠等特性。无机砷是广泛分布且毒性极强的饮用水污染物，长期暴露可引发皮肤病变、癌症及多系统疾病，严重威胁公共健康。为开发可用于现场检测的砷生物传感器，作者基于 iGEM 标准生物部件注册库中的 BioBricks，设计了一种 I1 型非相干前馈回...
烟草蚀刻病毒蛋白酶（TEVp）因其对底物的高特异性和高效切割能力，被广泛用于条件性控制融合蛋白的切割。温度诱导因响应快、组织穿透性好且适用于多种模式生物，成为调节基因功能的常用策略。本文通过 N 端截短工程化获得温度敏感型 TEVp（tsTEVp），在 30°C 诱导后约 4 h 内实现高效蛋白水解，而在 37°C 下保持相对不活。...
过去二十年，通过重构细胞代谢以可持续生产化学品、燃料和药物的微生物细胞工厂工程能力快速发展，微生物基因组编辑的速度与精度不断提高，使更复杂的细胞工厂设计得以实现和验证。然而，与细胞工厂构建方法相比，用于高通量测试新工程细胞工厂性能的方法明显滞后，制约了整体生物制造流程。为此，需要开发能够在多重条件下筛选和选择最优细胞工厂设计的新技术...
色素代谢物有望用于面向低资源地区的生物传感器，因为其输出可肉眼判读而无需仪器。然而，当不需要色素时完全抑制其生产十分困难，因为少量酶即可催化生成大量可见色素。红色色素番茄红素位于多色素类胡萝卜素通路中，可能特别有用，但常用诱导型启动子系统无法抑制番茄红素生产。本文设计了一种系统，可在无诱导剂时完全抑制番茄红素生产，并在诱导后2小时内...
代谢物生物传感器是精准工程化代谢的核心工具，但其可调性仍缺乏系统理解。本文研究遗传修饰如何塑造基于代谢物响应转录因子的生物传感器的剂量响应曲线。作者以大肠杆菌 lac 系统为模型，构建了一系列具有不同 LacI 结合 operator 位点的 lacUV5 启动子库，并测量其对 IPTG 的稳态 RFP 荧光响应。结果表明，oper...
合成生物学是将生物系统重新用于新目标与应用的技术领域。通过协调并平衡表达宿主内源基因及来自其他生物的外源基因，可将工业底盘细胞内的代谢资源导向高价值商品的大规模生产。这一新兴交叉学科有望革新高等植物天然产物的发现与生产，因为它提供了多种工具、技术与策略，可利用单细胞生物探索植物天然产物庞大而复杂的化学空间。本综述强调影响生物炼制体系...
双组分调控系统（TCRS）通过偶联感知与调控机制介导细胞响应。TCRS 由组氨酸激酶（HK）和响应调节子（RR）组成：HK 作为传感器识别环境信号，并通过自磷酸化将磷酸基团转移至 RR；磷酸化的 RR 结合启动子，调控效应基因表达。基于这一特性，细菌 TCRS 可被工程化改造，用于构建面向不同应用的微生物系统。本综述聚焦 TCRS ...
核糖开关是主要存在于细菌中的基因调控单元，能够响应小分子配体并改变基因表达。这类结构化 RNA 由适配体结构域和表达平台组成：前者高特异性、高亲和力结合目标配体，后者将配体结合事件转导为基因表达输出。近年来，研究者通过理性突变、结构引导设计、筛选与计算建模等方法，开发了可识别新型小分子诱导物的适配体结构域，并优化了表达平台，使其能与...
将目标化学与生化输入转化为遗传输出的生物传感器对生物工程和合成生物学至关重要。现有生物传感器设计策略常受低信噪比、每个新输入需大量优化以及在哺乳动物细胞中性能不佳的限制。本文报道了一种邻近依赖型分裂RNA聚合酶（split RNA polymerase, RNAP）作为通用生物传感器工程平台。作者发现融合蛋白之间的相互作用可调节分裂...
监测细胞行为并适时调控细胞过程，是应对当前代谢工程复杂性的关键。转录生物传感器有望增强并加速现有代谢工程策略，推动工业生物技术的重要进展。此类传感器的开发通常始于对自然界丰富调控元件的挖掘。本文首先简要讨论转录生物传感器的基本架构与多种作用机制，并介绍用于搜索天然转录因子及其结合位点的实验方法、计算方法和相关本体资源。随后，本文综述...
工程微生物工厂的发展受益于生物多样性的挖掘和新型酶途径的高通量合成，但代谢途径的筛选与优化仍是限速步骤。代谢物响应生物传感器可通过监测单个细胞内的代谢物水平并实现代谢物响应反馈控制，帮助解决这些挑战。目前可用的生物传感器主要来自自然进化，难以覆盖许多目标代谢物，因此需要可泛化的新型生物传感器构建方法。本文探索将代谢物结合蛋白转化为代...