在大肠杆菌中，D-木酮酸盐分解代谢途径基因位于两个不同操纵子 yagEFG 和 yjhIHG，分别位于两个隐蔽噬菌体基因组中，并受两个转录因子调控：XynR 作为 yagEFG 的阻遏蛋白，YjhI 作为 yjhIHG 的激活蛋白。尽管已知 D-木酮酸盐可诱导这两个操纵子，但真正诱导物尚未明确。作者基于 xynR 和 yjhI 构建...
大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）广泛存在于水和食品基质中，其快速准确检测对公共卫生和食品安全至关重要。传统分子印迹聚合物（MIP）传感器常面临模板去除繁琐和传感时间较长等问题。本研究开发了一种无标记细菌分子印迹传感器，利用聚吡咯（PPy）与多壁碳纳米管（MWCNTs）的协同效应实现 E. coli 的高...
在环境线索诱导下产生可遗传基因组变化，对环境生物传感、微生物生态与进化研究及合成生物学具有重要价值。位点特异性重组酶可通过靶向 DNA 修饰实现遗传记忆，但其在原核生物中常受泄漏表达和可调性不足限制。作者在大肠杆菌中构建了紧密调控、可滴定的 Cre 重组酶系统，实现低重组率和极低基础活性。该系统在质粒和染色体上均可实现，其中染色体整...
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...
全细胞生物传感器是代谢物监测的有力工具，但动态范围窄和泄漏表达高限制了其广泛应用。本文提出基于两轮设计–构建–测试–学习（DBTL）循环的系统化流程，在大肠杆菌中开发并优化一种基于转录因子的丙酮酸生物传感器。第一轮构建了可响应 0.05–10 mM 胞内丙酮酸水平的 PdhR 型生物传感器。第二轮采用实验设计（DoE）系统考察启动子...
地下水砷污染是全球重大公共卫生问题，影响超过1.4亿人，阿根廷约400万人暴露于含砷水源。私人井水检测常受高成本、专业人员缺乏和距离实验室远限制。本文报道一种便携式、开放获取的砷生物传感器的设计与实现，该传感器结合合成生物学与工业设计，利用基因工程大肠杆菌和比色读出检测低至5 µg/L的砷浓度。在61个实际水样验证中，以10 µg/...
水产养殖是全球重要食品生产领域，面临水质管理、食品安全和水产动物应激健康挑战。皮质醇是鱼类关键应激生物标志物，双壳贝类中大肠杆菌（E. coli）污染是食品安全关键指标，需要灵敏实时检测方法。基于液晶（LC）的免疫传感器因高灵敏度、快速响应和无标记光学检测能力而成为检测生物分析物的有前景方案。本研究探索开发和应用 LC 免疫传感器，...
柔性生物传感器可实现快速低成本诊断，但聚合物基设计在生物介质中常受机械与电化学不稳定性限制。本文提出一种金属柔性微裂纹换能器，利用超弹性镍钛（NiTi）合金的本征可变形性实现无标记阻抗检测。机械弯曲 NiTi 丝可自发形成马氏体相微裂纹，其金属-间隙-金属结构构成活性换能位点；功能化界面层与捕获的分析物调制局部介电环境，从而决定阻抗...
细菌持久性导致抗生素治疗失败和感染复发，但促进持久细胞形成的代谢线索仍不清楚。本研究检测大肠杆菌从葡萄糖转换至不同碳源后的持久性。与转换至丙酮酸、苹果酸、琥珀酸和延胡索酸等糖异生碳源相比，葡萄糖到脂肪酸转换诱导异常高的持久水平，24 h后分别耐受氨苄西林56%、羧苄西林22%和庆大霉素1%。利用RNA生物传感器和HPLC发现，葡萄糖...
压载水是入侵微生物和病原体传播的主要途径，对生态系统和公共健康构成重大风险。国际海事组织（IMO）已制定严格的排放限值，但常规监测仍有限，目前尚无可靠的船上检测手段供船员在排放前验证压载水质量。本研究开发了一种基于电位检测和生物电识别检测（BERA）工程化生物传感器的快速、便携式船上压载水微生物评估方法。研究评估了两种互补策略：一是...
本文报道了一种基于牛血清白蛋白（BSA）保护铜纳米簇（Cu NCs）的无标记比色生物传感器，用于区分不同细菌菌株。作者以BSA作为封端剂和还原剂合成Cu NCs，并通过紫外-可见光谱、光致发光、动态光散射、元素分析和透射电镜对其理化性质与胶体稳定性进行表征。所制备的Cu NCs具有氧化酶样和过氧化物酶样活性，可催化邻苯二胺（OPD）...
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...
食品安全危害可诱导DNA损伤、氧化应激、蛋白毒性应激和膜损伤等多种细胞损伤，并最终导致多种人类疾病。传统毒性试验虽有效，但常资源密集，且难以区分不同损伤类型，限制了对毒性反应的理解和靶向风险缓解策略的开发。本研究构建了一套大肠杆菌全细胞生物传感器，可区分不同类别的细胞损伤。具体而言，通过精确控制外源转录抑制因子LexA表达，优化了基...
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...
大肠杆菌（E. coli）因可引发食源性疾病、具有人畜共患风险及抗生素耐药株增多，仍是禽类生产中的重大食品安全问题。致病性 E. coli（包括禽致病性大肠杆菌 APEC 和产志贺毒素大肠杆菌 STEC）可在孵化场、育雏、屠宰加工和零售等多个环节污染禽产品。传统培养法和 PCR 虽成熟，但耗时、成本高且依赖实验室基础设施，难以满足现...
已有研究表明静磁场（SMF）可通过活性氧（ROS）影响细菌生长，但机制不清。本研究探讨ROS在SMF抑制大肠杆菌生长中的作用。结果显示，250 mT SMF暴露可显著升高大肠杆菌ROS水平，该结果经化学荧光探针、电子顺磁共振（EPR）光谱和基因工程氧化还原生物传感器HyPer共同证实。转录组分析表明，SMF与过氧化氢（H2O2）处理...
甲基丙烯酸甲酯（MMA）是丙烯酸树脂的主要原料，其生物合成最有前景的路线是通过缬氨酸降解途径中间体甲基丙烯酰辅酶A（MAA-CoA）与甲醇缩合。由于 MAA-CoA 具有细胞毒性、稳定性差且异源途径酶活性低，该途径难以实现高效生产。为支持该途径及其酶的进化工程，作者构建了一种可高通量评估细胞内 MAA-CoA 水平的生物传感器系统。...
腐胺是生物基聚酰胺的重要单体，具有广阔工业应用前景。在以葡萄糖为唯一碳源的大肠杆菌腐胺发酵中，前体赖氨酸的利用与细胞毒性腐胺积累之间的协调不足，是限制高产的主要瓶颈。本研究在大肠杆菌中开发了一种赖氨酸生物传感器，用于动态调控腐胺合成。该传感器基于赖氨酸转运蛋白 LysP、转录激活因子 CadC 以及受 Pcad 启动子控制的 GFP...
尿路感染（UTI）是最常见的细菌感染之一，快速准确鉴定病原菌对临床管理至关重要。本研究提出一种适配体功能化石墨烯量子点（GQDs）与人工智能（AI）联用的 AG-AI 检测系统，用于快速、高灵敏检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）。首先将 E. coli 固定于载玻片，再滴加由 E. coli 特异性适...
琥珀酸是材料科学、化学和食品工业中最重要的平台化合物之一。目前微生物合成琥珀酸的主要瓶颈是产量低、辅因子失衡和生产成本高。为克服这些挑战，本研究增强还原三羧酸循环和葡萄糖摄取途径，使琥珀酸产量提高至4.31 g/L，为原始菌株的2.06倍。同时过表达来自Candida boidinii的甲酸脱氢酶，以增加厌氧琥珀酸合成中不足的NAD...