重金属可致人类多种胎儿疾病，工厂废水中的重金属可污染饮用水、鱼类和农作物。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子吸收光谱（AAS）常用于分析重金属含量，但需要前处理且昂贵复杂。为克服这些限制，作者开发了三种基于大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器的金属传感材料。菌株经工程化改造，分别携带含 copA、zntA 和 mer ...
为优化生物技术与制药用途的蛋白表达与折叠，本文报道了一种双报告生物传感器系统，可在单细胞水平同时评估大肠杆菌内源蛋白的翻译与折叠状态，从而快速筛选突变库。该系统由翻译偶联报告模块和热休克响应折叠报告模块组成：目标蛋白完整翻译时驱动 mCherry 表达，错误折叠或包涵体形成时通过 RpoH/σ32 激活 IbpA 启动子表达不稳定 ...
水传播病原体主要由卫生条件差、工业废水和污泥引起，导致死亡率上升。为预防此类风险，需要简单、用户友好且可快速现场检测病原体的生物传感器。由于污染水中主要含有大肠菌群（约80%），其中大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）为主要菌种，作者开发了一种丝网印刷纸基无标记生物传感器用于检测水中E. coli。纳米结构...
抗生素耐药促使快速抗菌药敏试验（AST）技术发展。本文报道一种基于功能化二维金属有机框架的电化学发光（ECL）生物传感器，用于细菌定量检测及抗菌药敏评价。该传感器以玻璃碳电极为基底，修饰氨基化 MIL-53(Al)（NH2-MIL-53(Al)）纳米片，并通过 NHS/EDC 共价固定钌标记刀豆蛋白 A（Ru-Con A）。Con ...
转录因子生物传感器（TFBs）已广泛用于动态代谢通路控制和高通量筛选。本文系统研究了大肠杆菌水杨酸响应调节因子 MarR 的可调性，以挖掘其工程应用潜力。首先考察了内源 MarR 对 MarR-PmarO 生物传感器系统动态性能的影响。为阐明 PmarO 启动子中 marO 结合盒的功能，作者将 marO 结合盒插入强组成型 pL ...
全细胞生物传感器在工业、医学和环境应用中具有潜力，可通过改造细菌天然感知机制构建。本文报道了一组基于大肠杆菌 AtoSC 双组分系统（TCS）的新型乙酰乙酸（acetoacetate, AcAc）感应生物传感器。作者首先建立了描述 AtoSC TCS 动力学行为的常微分方程（ODE）模型，并利用 Morris 敏感性分析识别影响传感...
本文报道了利用编码 lumazine 蛋白和核黄素生物合成基因的重组质粒构建荧光细菌。Lumazine 蛋白属于核黄素合酶超家族，其强荧光源于非共价结合的 6,7-二甲基-8-核糖基 lumazine。含枯草芽孢杆菌核黄素合成基因的 pRFN4 质粒原本用于过量表达该荧光配体。为建立基于 Photobacterium leiogna...
紫罗兰素（violacein）是一种天然紫色色素，广泛用于化妆品，并具有强效抗菌和抗病毒活性。它可由色氨酸（tryptophan）合成，因此充足的色氨酸生物合成是紫罗兰素高产的关键。然而，在大肠杆菌（Escherichia coli）中，色氨酸合成与降解途径相互交织并受复杂调控，使色氨酸过量生产具有挑战性。本研究采用适应性实验室进化...
本文首次提出一种基于大肠杆菌（E. coli）与对苯醌（BQ）快速显色反应的比色-电化学双信号水毒性检测方法。该方法以活体大肠杆菌作为生物催化剂，以对苯醌作为脂溶性电子介体。水样中的毒性物质会抑制大肠杆菌呼吸链和代谢活性，使其还原 BQ 生成对苯二酚（HQ）的能力下降；HQ 与剩余 BQ 结合生成深棕色醌氢醌（HYD），毒性越强颜色...
RNA分子因可折叠成复杂结构，适合作为细胞内传感器识别环境波动并通过调控相应基因作出响应。本研究建立了一种基于生物传感器的高通量筛选平台，用于从大量候选菌株中筛选色氨酸（Trp）高产菌株。该平台由色氨酸特异性适配体/核糖开关生物传感器与荧光激活液滴分选（FADS）技术组成：当细胞内Trp浓度升高时，适配体结构变化暴露核糖体结合位点，...
微生物发酵中代谢异质性和代谢流动态变化限制精确控制，常导致生长受损和低产量。动态代谢工程通过设计多层多基因动态调控网络（DRN），使单个细胞根据生长和代谢物积累自主调节代谢流。本文开发生长耦合的NCOMB（柚皮素-对香豆酸-丙二酰辅酶A平衡）DRN，系统优化(2S)-柚皮素和对香豆酸响应调控通路，实时控制胞内malonyl-CoA供...
本研究开发了一种快速 PCR 辅助阻抗生物传感器，用于在真实大肠杆菌样本中选择性检测编码产碱杆菌素（colibactin）的多酮合酶（pks）基因组岛中的 clbN 基因。该基因组岛负责产生与结直肠癌相关的有害基因毒性代谢物 colibactin。实验方案为：将指定正向引物固定于金电极表面形成传感探针，随后对空白、阳性和阴性 DNA...
三磷酸腺苷（ATP）是生命体的主要能量载体，其浓度和消耗通量异常与癌症、病毒感染、免疫功能障碍及微生物耐药/持留等密切相关。现有 ATP 检测多依赖裂解细胞或昂贵荧光显微镜，难以实时连续监测活菌胞内 ATP。本文构建了一种合成 ATP 报告子，将 ATP 感应型 rrnB P1 启动子与快速折叠、快速降解的 GFP-mut2 及 S...
本文报道了一种无需生物识别元件的独立电化学方法，用于检测水样中的大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）。该方法以镍（Ni）电极为工作电极，在碱性介质中通过循环伏安活化在电极表面按需形成 Ni(OH)2/NiOOH 电催化层，并采用旋转盘电极（RDE）降低界面传质限制。不同浓度 E. coli 与局部形成的电催...
L-肉碱是由 L-赖氨酸和 S-腺苷-L-甲硫氨酸衍生、参与真核生物长链脂肪酸转运的活性化合物，广泛用于医药、食品和饲料工业。原核生物中尚未发现天然 L-肉碱生物合成途径，真核微生物生产因培养复杂、滴度低而缺乏经济性。本研究对大肠杆菌进行代谢工程改造，以 L-肉碱生产为目标。作者鉴定并功能表达来自粗糙脉孢菌（Neurospora c...
细菌的存在对食品安全构成重大威胁。细菌代谢过程中释放的挥发性化合物可用于评估细菌污染。吲哚是大肠杆菌（E. coli）释放的主要挥发性分子，本研究选择吲哚作为指示物以检测大肠杆菌的存在。本文采用石墨烯场效应晶体管（G-FET）基于吲哚与石墨烯之间的π-π堆积相互作用检测挥发性分子吲哚。G-FET器件暴露于吲哚后发生电信号变化，该变化...
本文报道了一种基于上转换纳米颗粒（UCNPs）与氧化石墨烯@四氧化三铁（GO@Fe3O4）之间荧光共振能量转移（FRET）的新型“开启型”荧光生物传感器，用于快速检测尿路感染主要病原菌大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）。该传感器以合成 UCNPs 作为荧光供体，其在复杂生物样品中具有稳定发光性能；GO@F...
尽管聚合物刷（PBs）已被证明可通过减少非特异性相互作用优化生物传感性能，且砷化镓（GaAs）半导体在敏感生物分子检测方面具有显著潜力，但二者组合尚未被评估为生物传感平台。本文首次报道了在不同GaAs界面上制备和调节聚合物刷（PB−GaAs）的多种方法，并评估其作为抗体接枝平台的潜力。研究探索了三种功能化策略：一种“接枝到”策略和两...
利用点击化学检测活细胞内叠氮标记生物分子已推动化学生物学发展，但目前仍缺乏可自主、快速检测叠氮离子的合成生物学工具。本文开发了一种名为 cyn regulon 的工程化合成启动子系统，并构建互补的大肠杆菌工程菌株，用于选择性检测叠氮离子并自主诱导下游报告基因表达。工程化 cyn 叠氮操纵子可在 0.01–5 mM 三个数量级的叠氮离...
大肠杆菌中 L-色氨酸（L-Trp）生产长期依赖随机诱变与筛选，但所得菌株遗传背景不清。本研究将细胞内 L-Trp 生物传感器与流式细胞分选（FACS）结合，在大肠杆菌中筛选获得 L-Trp 高产株 TPD5，并系统阐明其过量生产的遗传基础。全基因组测序鉴定出多个突变，其中影响最显著的正向突变包括 TnaA 缺失、AroG S211...