Cra（分解代谢物阻遏/激活蛋白）是一种全局性转录因子，在革兰氏阴性菌中通过调控碳利用与能量代谢相关基因转录发挥多效性作用。已有研究探讨了 Cra 的调控机制及其在代谢调控中的合理应用，但由于其调控网络复杂，如何高效利用 Cra 仍具挑战。本文综述了 Cra 的结构、作用机制及其在碳流和氮流中的调控功能，并重点介绍 Cra 在代谢工...
本文提出一种用于分离功能获得突变的目标突变与高通量筛选方法。通过重叠延伸聚合酶链式反应（PCR）和含简并碱基的引物，可在启动子或基因的目标区域引入完全随机或受控突变，仅需两轮 PCR 即可构建含 10^4 至 10^7 个变体的组合库。将突变库转入携带合适荧光报告子的全细胞后，可利用荧光激活细胞分选（FACS）快速筛选。经过若干轮正...
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是重要的外源基因表达系统和高价值代谢物细胞工厂宿主，具有遗传背景清晰、操作简便、安全无毒、外源基因表达水平高等优势。启动子是基因转录的基本元件，可控制转录的开启方向与强度，对基因表达调控和代谢途径优化具有关键作用。不同强度与性能的启动子会显著影响目标基因表达效果，并最终决定...
蛋白质错误折叠与聚集与哺乳动物神经退行性疾病及生物技术中异源蛋白表达不佳相关，因此监测蛋白聚集的工具对疾病研究和提高异源宿主可溶蛋白表达均有用。本研究基于酵母对错误折叠蛋白的内源响应，开发了一种用于细胞质聚集蛋白的启动子-报告系统。作者首先通过蛋白质组学比较酵母表达可溶折叠蛋白与聚集倾向蛋白诱饵的响应，鉴定到蛋白折叠、热应激响应及泛...
启动子工程是代谢工程与合成生物学中的关键技术，也是调控遗传电路和多基因生物合成通路的核心元件。本文综述了微生物启动子工程的最新进展。首先讨论了内源启动子在微生物中过表达关键酶、提高目标代谢物产量中的应用；随后介绍了通过定点突变研究核苷酸交换对启动子强度影响的方法，包括易错PCR和饱和突变等策略。文章进一步阐述了围绕核心启动子区和上游...
全细胞生物传感器因稳健、环保且成本低而受到关注，但多数传感器使用天然野生型启动子，常存在背景噪声高、灵敏度低的问题。本研究通过设计启动子的核心元件，即RNA聚合酶结合位点和转录因子结合位点，提高全细胞生物传感器电路的信噪比。以概念验证为目的，作者对大肠杆菌K-12基因组中的亚砷酸盐调控启动子进行改造，通过平衡ArsR结合位点（ABS...
代谢物生物传感器是高通量筛选和代谢通路动态调控的重要工具，其动态范围决定输出信号与背景噪声的区分能力。本研究以枯草芽孢杆菌 fapO/FapR 系统为例，在酿酒酵母中扩大基于转录因子生物传感器的最大动态范围。作者改造了五个天然启动子，包括组成型启动子和葡萄糖调控型启动子，并系统评估核心启动子中不同 fapO 结合位点位置对表达水平的...
启动子是DNA序列中响应转录因子并启动特定基因表达的小区域。启动子工程生物传感器可通过转录因子识别多胺、糖、内酰胺、氨基酸、有机酸或氧化还原分子，从而激活或抑制基因表达；但相关应用报道较少。本综述介绍了利用人和细菌遗传启动子阵列构建启动子-基因工程生物传感器的策略，并讨论其在高通量筛选（HTS）分子药物、膜蛋白定位与核质穿梭机制研究...
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...
双氯芬酸是一种广泛使用的非甾体抗炎药，也是水环境中受关注的人为污染物，现有检测多依赖化学和物理方法。本文报道一种基于酿酒酵母 PDR5 启动子的全细胞生物传感器，用于检测双氯芬酸。PDR5 编码参与细胞解毒的多药转运体，其启动子可被双氯芬酸诱导。作者将 PDR5 天然或人工 5′ 上游调控序列与荧光蛋白报告基因 TGFP/TRFP ...
紧密且可调的基因表达控制是合成生物学构建可预测基因线路和实现理想表型的重要目标。阐明启动子的序列-功能关系对转录水平操纵基因表达尤为关键，尤其适用于依赖转录调控因子的诱导系统。本文采用大规模并行 sort-seq 方法，结合流式细胞分选（FACS）与高通量测序，对大肠杆菌甲醛诱导启动子 Pfrm 进行单核苷酸分辨率分析。将突变甲醛诱...
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...
遗传工程微生物报告菌株通过诱导型启动子与报告基因融合，在暴露于目标化合物或应激因子时产生剂量依赖信号。本文评论增强生物发光细菌传感器性能的通用策略，包括优化启动子区 DNA 片段长度、随机或定点突变以及启动子重复/串联。作者以大肠杆菌中 sulA::luxCDABE 和 grpE::luxCDABE 融合为例，检测萘啶酸等 SOS ...