在发展中国家，识别清洁可饮用水仍是普遍挑战，粪便污染导致的介水疾病严重威胁公共健康。高效监测本地水源对饮水安全至关重要，但目前缺乏低成本、可靠且能快速检测污染的方法。本文开发了一种体外检测方法，利用来自冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的气味结合蛋白 AgamOBP1，检测有害肠杆菌科细菌的特征代谢物吲哚。作者证明重组...
耐药菌已成为全球公共卫生威胁。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）可较快速鉴定细菌，但难以测定抗生素耐药性。生物传感器可通过在传感表面捕获细菌并监测其生长来评估耐药性，但该问题尚未得到充分研究。本研究在96孔微孔板中评估大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）捕获后的生长，发现基于抗体的...
病原体的早期检测需要快速、选择性高、灵敏且低成本的方法。我们报道了一种基于大肠杆菌-绿色荧光蛋白（E. coli-GFP）印迹有机硅氧烷（OSX）聚合物的高灵敏、高选择性生物传感器。通过调节溶胶-凝胶反应参数，制备出高光学透明、无裂纹、无收缩的 OSX 聚合物。采用复制印迹法，将灭活 E. coli-GFP 的独特形状和化学指纹印入...
胞内 NADPH 浓度分析是设计微生物生产菌株和工艺优化的前提。mBFP 是一种源自宏基因组的蓝色荧光蛋白，其荧光依赖 NADPH 结合。本文对 mBFP 进行了表征，结果显示其对 NADPH 具有高度特异性结合（KD 0.64 mM），不结合 NADH，并仅放大 NADPH 的内源荧光。mBFP 还能催化 NADPH 依赖的苯甲醛...
2-氧代戊二酸（2-OG，α-酮戊二酸）是三羧酸循环中间物，也是碳氮代谢和多种生物过程的重要信号分子。为在活细胞内测量其浓度与动态变化，作者基于荧光共振能量转移（FRET）技术设计了一组可用于不同生物体的生物传感器。该传感器利用两种蓝细菌蛋白 PII 和 NtcA 在结合 2-OG 后发生的构象变化，将供体荧光蛋白 mTurquoi...
衣康酸是重要平台化学品，可替代石化丙烯酸或甲基丙烯酸。土曲霉、大肠杆菌和酿酒酵母等多种微生物已被用于生物合成衣康酸盐，但缺乏高通量筛选方法限制了高滴度菌株和条件的发现。本研究从假结核耶尔森氏菌和铜绿假单胞菌中鉴定出衣康酸诱导启动子及其相应LysR型转录调控因子。结果表明，YpItcR/Pccl诱导系统在模式γ-变形杆菌大肠杆菌和β-...
饮用水可能从水源、管网到最终用户受到多种生物污染物污染，其中病原菌和病毒可引起胃肠或全身性疾病。饮用水微生物质量主要依赖监测三种粪便来源指示菌：大肠杆菌、粪肠球菌和产气荚膜梭菌，它们作为潜在健康危害的早期哨兵。本文分析了三种嵌合荧光蛋白子弹作为快速检测饮用水中大肠杆菌的生物传感器候选。基于GFP-hadrurin和GFP-pb5的两...
本文报道了一种优化的糖酵解通量生物传感器及其在检测生产菌株和突变库中通量改变中的应用。该传感器基于大肠杆菌 Cra 调控的 ppsA 启动子控制荧光蛋白合成，通过 GFP/RFP 荧光比值反映细胞内糖酵解通量。作者在不同碳源、6 种大肠杆菌菌株以及甲羟戊酸生产过程中验证了传感器对糖酵解通量的依赖性。随后，通过多重 FlowSeq 实...
细胞内 pH 是调控酶促代谢、跨膜转运及细胞存活的关键参数，其异常变化可导致蛋白错误折叠和细胞功能紊乱。为实现对细胞内 pH 的非侵入、高时空分辨率监测，作者构建了一套新型遗传编码 FRET 型 pH 生物传感器工具箱 FluBpH。该工具箱以 FMN 结合荧光蛋白 EcFbFP 作为 FRET 供体域；EcFbFP 对酸性环境具有...
利用生物传感器进行快速细菌检测是微生物检测的新途径，但方法验证是新技术用于水质检测的主要障碍。因此，建立质量保证/质量控制（QA/QC）计划对证明大肠杆菌（E. coli）生物传感器法在饮用水检测中的准确性和可靠性至关重要。本研究将不同试剂与检测条件纳入 QA/QC 计划，包括温度、样品保存时间、E. coli 菌株与浓度、溶解剂、...
单荧光蛋白生物传感器（SFPBs）可在活细胞内以单细胞时空分辨率定量代谢物，但将绿色荧光蛋白（GFP）理性插入配体结合域并形成有效变构耦合仍是构建瓶颈。本文提出一种无偏高通量方法——基于 DNA 测序的域插入分析（DIP-seq），通过转座子介导的随机域插入快速构建大量潜在 SFPB 文库，并结合流式细胞分选（FACS）与下一代测序...
细菌分布于氧气可利用性不同的多种生态位，厌氧环境如哺乳动物消化道和工业反应器中存在大量专性和兼性厌氧菌，在人类健康与生物制造中发挥重要作用。然而，由于缺乏适合活细胞成像的工具，研究细菌在部分或完全厌氧条件下的功能具有挑战性。本文报道了一系列基于 RNA 的荧光生物传感器，可选择性响应细菌胞内第二信使环二鸟苷酸（cyclic di-G...
许多理性设计的DNA纳米结构采用机械互锁拓扑连接各DNA组分，其物理连接依赖于强连接双链的形成，但该结构元素也对组分环的功能产生显著拓扑约束。本文提出并证实：具有强连接双链的DNA结环会阻止其组分环作为滚环扩增（RCA）模板。进一步地，作者利用含RNA的DNA[2]结环，在刺激响应型RNA切割DNAzyme作用下使一个组分环线性化，...
本研究针对水质监测中快速、特异、灵敏检测细菌指标的需求，开发了一种用于饮用水中大肠杆菌（E. coli）快速检测的生物传感策略。该策略基于大肠杆菌特异性表达的β-D-葡萄糖醛酸酶（GUD）对荧光底物4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖醛酸苷（MUG）的水解作用，生成可定量荧光产物4-甲基伞形酮（4-MU），其荧光强度与样品中大肠杆菌数量相...
NADP+是细胞电子传递反应中关键的氧化型辅酶，其胞质或细胞器内浓度会因转化为多种重要衍生物而动态变化。为在单活细胞中追踪NADP+浓度，作者开发了一种基因编码的NADP+生物传感器：在青色荧光蛋白（CFP）与黄色荧光蛋白（YFP）构成的Förster共振能量转移（FRET）对之间插入报告元件KPR（ketopantoate red...
本文报道了一种用于快速原位检测细菌酶的自报告水凝胶。为实现大肠杆菌的膜基传感报告功能，在固体支撑上的壳聚糖水凝胶膜被赋予β-葡萄糖醛酸酶（β-GUS）报告功能，该酶由超过98%的已知大肠杆菌菌株分泌。通过酰胺键共价偶联荧光底物4-甲基伞酮基-β-D-葡萄糖醛酸苷（MUG）或互补比色底物4-硝基苯基-β-D-葡萄糖醛酸苷（PNPG），...
细菌病原体通过获取宿主铁维持生长与复制，血红素是血红蛋白结合的含铁辅因子，可被细菌蛋白利用以获取铁。现有胞内血红素检测方法繁琐、依赖复杂化学或放射性，限制了血红素转运与降解机制研究。作者假设血红素稳态可用荧光方法测量，将人源血红素加氧酶1（HO1）催化血红素转化为胆绿素 IXα，与红外荧光蛋白 IFP1.4 结合后产生近红外光偶联，...
水安全是公共卫生和自然环境保存的重大关切。本文提出利用噬菌体开发能够检测水中人和动物病原体的生物传感器工具。为此，作者利用噬菌体的高度区分性，使其特异性感染细菌宿主。关键挑战在于使用荧光报告蛋白，该蛋白只有在基因改造温和噬菌体与其细菌宿主发生特异性识别后才合成并被检测。为保证准确性和执行速度，作者开发了无需细菌生长的检测流程，仅需1...
本文报道了一种阳离子共轭聚噻吩聚[3-(3′-N,N,N-三乙氨基-1′-丙氧基)-4-甲基-2,5-噻吩盐酸盐]（PMNT），并将其用于光动力抗菌化疗（PACT）光敏剂（PSs）的高通量筛选。PMNT 能够依据不同的荧光猝灭效率对细菌数量进行定量检测。当体系中存在无效光敏剂时，光动力灭活细菌的效率较低，细菌会呈指数生长，并通过静电...
构建高效微生物细胞工厂生产可替代生物燃料烷烃的主要瓶颈之一是缺乏快速检测烷烃的方法。本文开发了一种遗传组装的荧光生物传感器，用于快速、原位监测重组大肠杆菌细胞内烷烃合成。作者将来自 Acinetobacter baylyi ADP1 的烷烃响应调控蛋白 AlkR 与 PalkM 启动子，以及来自 Pseudomonas oleovo...