Developing a Fluorescent Inducible System for Free Fucose Quantification in
L-岩藻糖是哺乳动物糖缀合物中丰富的单糖，存在于人乳低聚糖（HMOs）、黏蛋白和肠上皮糖蛋白中。婴儿肠道微生物群组装过程中，双歧杆菌对岩藻糖及岩藻糖基化HMOs的消耗至关重要，并参与短链脂肪酸生成和微生物交叉喂养。目前复杂介质中岩藻糖浓度测定方法不足。本文设计并开发了一种基于荧光大肠杆菌的游离岩藻糖分子定量方法。作者评估了含或不含转...
Heme biosensor-guided in vivo pathway optimization and directed evolution for efficient biosynthesis of heme.
血红素在医药和食品领域应用广泛，但其生物合成受多基因表达水平、复杂调控机制和酶活性低等因素限制。本文报道了一种基于血红素响应蛋白 HrtR 的血红素生物传感器引导筛选策略：将 HrtR 的 DNA 结合位点 HrtO 置于四环素外排基因 tcR 上游，使大肠杆菌胞内血红素浓度与四环素抗性/细胞存活建立可定量联系。利用该体系，从随机核...
Outer Membrane Integrity-Dependent Fluorescence of the Japanese Eel UnaG Protein in Live
报告基因是合成生物学和细胞生物传感器中的重要工具。本研究评估了日本鳗（Anguilla japonica）来源的胆红素依赖性荧光蛋白 UnaG 在活大肠杆菌（Escherichia coli）细胞中响应外膜（OM）完整性破坏的性能。作者利用大肠杆菌野生型菌株 MC4100、同基因外膜缺陷突变株 NR698 以及多种外膜活性化合物，考...
E. coli biosensor based on modular GFP and luxI/luxR cyclic amplification circuit for sensitive detection of lysine.
本研究构建了一种基于模块化绿色荧光蛋白（GFP）和 luxI/luxR 循环放大电路的大肠杆菌（E. coli）生物传感器，用于敏感检测生物可利用 L-赖氨酸。该传感器以 lysA 基因敲除的大肠杆菌 ΔlysA 为营养缺陷型识别单元，外源赖氨酸恢复其生长并驱动基因线路表达。luxI 合成自诱导物 AHL，AHL 与 LuxR 结合...
Development and Automation of a Bacterial Biosensor to the Targeting of the Pollutants Toxic Effects by Portable Raman Spectrometer.
水质监测需要快速、灵敏地检测痕量多种危险污染物。本研究开发一种基于低成本光纤拉曼装置的新型生物传感器，并设计、建造和测试了自动测量系统，用于抗生素、重金属和除草剂三类有毒物质。拉曼光谱通过生物体的光谱指纹提供其对毒性剂代谢反应的多参数视图。谱图分析鉴定了大肠杆菌K12-MG1655模型菌株中最易受影响的宏量分子，从而确定微生物中的特...
Particle-Bound Hg(II) is Available for Microbial Uptake as Revealed by a Whole-Cell Biosensor.
颗粒结合汞（HgP）广泛存在于水环境中，可被甲基化为高毒性甲基汞，但其生物可利用性评估仍具挑战。本研究开发了一种基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，用于探测微生物对无机 Hg(II) 的摄取，并评估吸附在天然颗粒和模型颗粒上的 HgP 的生物可利用性。该传感器可定量区分溶解态 Hg(II) 与 HgP 对胞内汞的贡献。结果表明，微生物对...
Detection of environmental pollutant cadmium in water using a visual bacterial biosensor.
水与土壤中的镉（Cd）污染是重要环境问题，农作物可吸收并累积生物可利用 Cd，因此需要持续监测环境 Cd 水平以降低人体暴露风险。视觉色素因无需复杂仪器而具有开发低设备生物传感器的潜力。本研究利用代谢工程菌生产对有毒 Cd(II) 响应的蓝紫色色素紫罗兰色素（violacein）。该双吲哚色素稳定性高，可在 578 nm 波长处定量...
Development and characterization of a glycine biosensor system for fine-tuned metabolic regulation in Escherichia coli.
体内生物传感器可用于代谢物检测和代谢网络调控，是合成生物学与代谢工程的重要工具，但现有传感器数量和性能仍不足。本研究以枯草芽孢杆菌甘氨酸核糖开关为基础，构建甘氨酸核糖开关文库，并结合荧光激活细胞分选（FACS）和 tetA 双遗传选择，在大肠杆菌中筛选出合成甘氨酸-OFF 核糖开关 glyOFF6 和检测范围扩大的合成甘氨酸-ON ...
Biosensor-driven, model-based optimization of the orthogonally expressed naringenin biosynthesis pathway.
合成生物学工具箱的发展使复杂生物合成通路的优化策略更加智能化。多基因通路可被划分为若干模块，并通过动态调控精细调节各模块表达，以适应细胞环境变化。为避免模块间干扰及宿主调控系统影响，前期工作开发了用于可调正交基因表达的 σ 因子工具箱。本文将该工具箱应用于大肠杆菌，正交表达并精细调节柚皮素（naringenin）异源生物合成通路。为...
A Simple Biosensor-Based Assay for Quantitative Autoinducer-2 Analysis.
细菌通过产生和响应种间信号分子调控群体密度依赖的基因表达。除种内通讯外，自诱导物-2（AI-2）还可在革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之间介导种间通讯，因而备受关注。AI-2 的分析与定量对于理解细菌行为及致病性随群体密度变化至关重要。然而，现有 AI-2 定量生物测定方法较为复杂，检测范围较窄，且易受培养基等样品中痕量组分干扰。为简化并...
Design and in silico analysis of a whole-cell biosensor able to kill methicillin-resistant Staphylococcus aureus.
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染日益引起全球关注，寻找抗生素替代疗法迫在眉睫。近年来，合成生物学通过设计基因线路构建全细胞生物传感器，使其能够感知病原体的群体感应（QS）分子并触发抗菌分子表达，从而杀灭 MRSA 并抑制其进一步增殖。本研究在计算机模拟层面设计了一种大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器，使其能够识别 M...
Development of Colorimetric Whole-Cell Biosensor for Detection of Heavy Metals in Environment for Public Health.
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 ...
A dual-reporter system for investigating and optimizing protein translation and folding in E. coli.
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 ...
Exploring the Tunability and Dynamic Properties of MarR-PmarO Sensor System in
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 ...
Engineered acetoacetate-inducible whole-cell biosensors based on the AtoSC two-component system.
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...
Biosensor-Assisted Adaptive Laboratory Evolution for Violacein Production.
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...
Colorimetric and Electrochemical Dual-Signal Method for Water Toxicity Detection Based on
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...
Engineered Regulon to Enable Autonomous Azide Ion Biosensing, Recombinant Protein Production, and
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...
Engineering the Reductive TCA Pathway to Dynamically Regulate the Biosynthesis of Adipic Acid in
己二酸是重要的脂肪族二元羧酸，主要用于尼龙-6,6聚合，约占全球己二酸消费市场的50.8%。微生物发酵生产己二酸可避免石油资源消耗和传统化学合成中氮氧化物排放，但低理论产率与昂贵诱导剂限制了其工业化。为此，作者构建了氧依赖动态调控（ODDR）系统，利用FNR转录激活因子依赖的厌氧诱导生物传感器，在厌氧条件下动态调控sucD、pyc、...
Whole-Cell Biosensors Aid Exploration of Vanillin Transmembrane Transport.
基于转录调控蛋白（TRP）的全细胞生物传感器目前应用广泛。本文证明其在筛选小分子细胞外排泵和内排泵方面具有巨大应用潜力。首先，通过改变 TRP VanR 的配体特异性，构建了香草醛全细胞生物传感器，并以该传感器作为高通量筛选工具，从随机基因组突变库中筛选出香草醛产量提高的菌株。研究发现，AcrA 蛋白失活会导致胞内香草醛浓度显著升高...