本文报道了一种基于荧光的代谢物传感器，用于在大肠杆菌内检测多种具有生物技术价值的醛类。YqhC 是一种转录调控因子，在醛类存在时可上调 yqhD-dkgA 操纵子。作者利用该特性构建了双模块生物传感器：感知模块组成性表达 yqhC，报告模块则在 yqhD 启动子控制下表达 syfp2 荧光报告基因。通过对感知模块和报告模块的 5'-...
工程化微生物以监测环境化学物质或生产目标生物产品通常依赖合适的生物传感器，但将配体结合蛋白转化为生物传感器较为困难。本文报道了一种在大肠杆菌中构建生物传感器的一般策略：利用配体依赖性稳定转录激活蛋白，实现报告基因表达随配体浓度变化。作者以 LacI 作为配体结合域，将其与 Zif268 DNA 结合域和 RNA 聚合酶 ω 亚基 R...
三乙酰酸内酯（TAL，4-羟基-6-甲基-2-吡喃酮）可转化为多种高价值产品，具有通过代谢工程开发为可再生平台化学品的潜力。作者此前基于大肠杆菌 AraC 调控蛋白构建了内源 TAL 传感器，并用于筛选 2-吡喃合成酶（2-PS）变体文库，在大肠杆菌中鉴定出使液体培养 TAL 产量提高最多 20 倍的变体。本研究进一步优化该传感器-...
人乳低聚糖（HMOs）是重要的益生元复杂碳水化合物，对新生儿肠道微生物群具有多种益处。然而，其生物合成优化受限于单糖组成和糖苷键分析通量较低。为实现 HMO 结构的高通量筛选，作者构建了基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，通过异源表达具有高度糖苷键特异性的糖苷酶，将目标 HMO 水解并释放乳糖核心，进而激活 lac 操纵子并驱动绿色荧光...
紫外线辐射（UV-R）可造成皮肤基因毒性和光老化，防晒霜常用于减轻损伤，但其中合成屏蔽剂可能带来环境危害。天然来源物质有望替代有害防晒化学品，但大量样品筛选繁琐，且常需单独进行基因毒性评估。本文报道一种基于重组大肠杆菌 DPD2794 生物传感器的微孔板技术，用于筛选紫外线防护物质。该菌携带 recA'::lux 报告系统，可在 D...
为监测微生物胞内外环境并相应调控代谢过程，研究者将天然转录调控系统改造为可检测小分子并表达特定输出信号的转录生物传感器。然而天然响应曲线常不符合实际应用需求。本文以大肠杆菌为宿主，开发并表征了源自 Herbaspirillum seropedicae 的 LysR 型柚皮素响应生物传感器电路，将其解耦为检测模块与效应模块，并系统研究...
本研究构建了可用于高通量筛选谷氨酸产生微生物的氨基酸生物传感器。该传感器基于双组分调控系统（TCRS）与绿色荧光蛋白（GFP）报告系统。作者将来自 Planococcus sp. PAMC21323 的传感器组氨酸激酶 DegS 的 N 端结构域与大肠杆菌渗透压传感器 EnvZ 的催化结构域融合，构建嵌合 DegS/EnvZ（Deg...
本研究采用基于大肠杆菌MG1655（pRecA-lux）的Lux生物传感器模型，评估8株益生菌发酵液降低环丙沙星诱导的细菌SOS反应及其介导突变的能力。该传感器菌株携带pRecA-lux质粒，其中recA启动子/操纵子调控区与luxCDABE报告基因相连，并含氨苄青霉素抗性基因；当细菌DNA损伤激活SOS反应时，recA启动子转录增...
微生物利用生物质生产高附加值化学品是化学合成的可持续替代途径。为提高产物滴度、产率和选择性，需优化工程菌中的代谢通路。动态通路调控可在发酵过程中调节通路相关酶的表达，从而将内源通量导向产物合成、平衡关键中间体的生成与消耗，并抑制毒性中间体早期积累。本文在大肠杆菌中叠加两种正交、自主且可调的动态调控策略，以独立调节两种不同酶的表达，提...
汞污染是全球性环境与健康威胁，亟需简单、灵敏、快速的痕量汞检测方法。本文报道了一类基于群体感应正反馈回路的高灵敏全细胞汞生物传感器。作者将来自费氏弧菌的 luxI-luxR 型群体感应系统与来自 Cupriavidus metallidurans CH34 的汞特异性 merR 操纵子整合到大肠杆菌中，构建 QS1、QS2、QS3 ...
生物传感器可实时监测特定小分子并精确调控基因表达，但调节其性能的策略仍较少。本文报道在大肠杆菌中构建可调节的腐胺生物传感器。作者利用天然腐胺响应阻遏蛋白 PuuR 作为识别元件，将其同源操纵子 PuuO 插入强启动子 tac 等序列中，构建合成启动子 TacR2，以控制下游绿色荧光蛋白 GFPmut3 的表达。该传感器对腐胺具有特异...
细胞固定化是延长微生物寿命的有效方法，并已在多种生物传感器中证明其可行性。本研究以大肠杆菌（E. coli）为模型微生物，分别采用琼脂、明胶、琼脂/明胶混合物、壳聚糖和聚乙烯醇（PVA）作为固定化基质，制备固定化细胞膜，并用于电化学毒性筛查。结果表明，PVA固定化大肠杆菌在pH 7.0磷酸盐缓冲液（PBS）中表现出最高的表观生物活性...
大肠杆菌可作为生产生物燃料和重组蛋白等有用化合物的细菌细胞工厂，但其高效生产需要精细监测生长条件并优化代谢通量。为避免关键营养耗竭并提高产物产量，作者建议利用细菌天然的营养限制感知机制，即与胞内信使鸟苷四磷酸（ppGpp）生物合成相关的 stringent response。文中提出一种 ppGpp 生物传感器设计，将 ppGpp ...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是脂肪酸、多酮体、芪类和黄酮类等天然产物生物合成的重要前体，但大肠杆菌胞内 malonyl-CoA 水平较低，限制了其合成应用。为快速鉴定能够增强 malonyl-CoA 合成的菌株，作者开发了一种全细胞生物传感器。该传感器基于可响应三乙酸内酯（TAL）的突变 AraC 转录调控蛋白 AraC-...
我们开发了一种基于碳源利用的新型选择回路，在麦芽糖作为唯一碳源的培养基中建立并维持多代生长-生产偶联。与传统基于抗生素抗性的回路相比，我们首先证明该回路将细胞适应性偶联到代谢物生产的能力更稳健，即使经过多轮选择逃逸风险也低得多。随后将该选择回路应用于 L-色氨酸（L-Trp）生产优化。我们证明，无论应用于小规模定义明确的突变库，还是...
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...
成功进化代谢物生产微生物需要在短时间内获得所需性状的高通量筛选方法。本研究开发了一种转录因子驱动装置，将代谢物响应元件与选择模块相结合。该装置能够特异性感知胞内 L-苯丙氨酸（L-Phe），并将该信号转化为可观察表型。应用该装置，通过从核糖核苷酸结合位点（RBS）库和随机突变库中筛选高产表型，成功提高了 L-Phe 产量。此外，鉴定...
许多高附加值重组蛋白（如治疗性糖蛋白）依赖哺乳动物细胞培养生产，优化其产量需要实时监测细胞代谢，包括营养消耗和代谢废物积累。乳酸是糖酵解产生的代谢废物，过量积累会降低细胞生长和蛋白表达，并可能改变糖基化。现有乳酸检测方法在成本、灵敏度和稳健性方面受限。为此，作者基于大肠杆菌 lldPRD 操纵子构建了一种全细胞乳酸生物传感器，并成功...
本研究考察了壳聚糖基纳米胶囊（NC）与大肠杆菌群体感应报告菌株之间的相互作用。NC 平均水动力直径约114–155 nm，多分散系数约0.127，ζ电位约+50 mV。作者采用动态光散射（DLS）和纳米颗粒追踪分析（NTA）对 NC 进行表征，并测定单位体积内 NC 的绝对浓度。通过离心、DLS 和 NTA 实验，确定 NC 与细菌...
由于镍对生物体有害，水中镍的检测具有重要意义，全细胞生物传感器提供了一种替代方案。本研究旨在构建一种发光细菌生物传感器，用于高特异性、低检测限地检测镍。该传感器基于大肠杆菌 RcnR 镍/钴金属调节因子及其天然靶启动子 PrcnA 与 lux 报告基因的融合回路。为将 RcnR 改造为镍特异性识别元件，作者测试了多个点突变并保留 C...