Qualitative and quantitative assessment of genotoxins using
本研究构建了一种新型细菌基因毒性检测菌株 E. coli BL21/pUC-PST，其中 λ 噬菌体 SRRz 裂解基因簇由新设计的 SOS 响应启动子 Psos-box 控制。该生物传感器在与致突变物接触 0.5 h 后发生响应，培养液浊度变化可肉眼与对照区分。系统对丝裂霉素 C、甲胺磷、甲基甲磺酸酯、二硫酮和二氯氟菌胺五种模型 ...
Hydrogel Microparticles Functionalized with Engineered
近年来，生物炼制对高价值化学品合成提出更高要求，内酰胺是尼龙工业中产量达百万吨级的重要大宗化学品。为筛选高产内酰胺生产菌株，亟需高通量内酰胺传感策略。本文报道一种稳健的活体内酰胺生物传感器，其由水凝胶微球封装工程化内酰胺响应大肠杆菌微菌落构成。该微球可通过液滴微流控技术便捷制造，制造速率最高可达每小时1000万个。传感器能够以剂量依...
Conductometric sensor for viable Escherichia coli and Staphylococcus aureus based on magnetic analyte separation via aptamer.
本文报道了一种用于测定大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）活菌数量的方法。该方法将适配体功能化磁珠分离与基于电导率的检测相结合：先用适配体修饰的磁珠从水样中特异性捕获目标菌，再将其转入培养基中，通过实时、无接触地监测培养基电导随时间的变化来表征细菌生长动力学。生长曲线中进入对数期前的滞后期持续时间可用于推...
De novo phenol bioproduction from glucose using biosensor-assisted microbial coculture engineering.
微生物生物合成已被广泛用于利用可再生原料生产大宗化学品。本研究将代谢物生物传感器整合到理性设计的大肠杆菌（E. coli）共培养体系中，以葡萄糖为碳源实现酚（phenol）的高效生物合成。具体地，首先构建两组 E. coli–E. coli 共培养，分别承载经 4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoate, 4HB）和酪氨酸（...
Development and application of a transcriptional sensor for detection of heterologous acrylic acid production in E. coli.
丙烯酸（AA）是一种广泛使用的商品化学品，传统上由不可再生化石燃料来源制备。为发展绿色生物基丙烯酸生产，需要能够快速、简便检测活细胞内 AA 生成的传感工具。本研究开发了一种新型转录生物传感器，用于在体内检测丙烯酸。通过对暴露于亚致死剂量丙烯酸的大肠杆菌进行 RNA-seq 分析，鉴定到一个选择性响应启动子 PyhcN，并将其克隆至...
Preparation and Application of a New Bacterial Biosensor for the Presumptive Detection of Gunshot Residue.
MicRoboCop是一种面向法医化学应用的生物传感器系统，由三个装置组成，联合使用时可通过在枪击残留物（GSR）关键分析物存在下产生荧光信号来指示GSR的存在。该方案描述了利用大肠杆菌（E. coli）合成生物传感器，以及用于评价传感器选择性和灵敏度的分析化学方法。系统功能通过采集自使用过的弹壳内壁的GSR进行验证。制备完成后，生...
Colorimetric and Electrochemical Detection of Escherichia coli and Antibiotic Resistance Based on a p-Benzoquinone-Mediated Bioassay.
病原菌尤其是其抗生素耐药性的简便经济鉴定对人类健康与安全至关重要。大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的存在被视为水体污染指标，并与人类健康密切相关。本文受细菌表面生物催化启发，开发了一种简单、低成本的比色与电化学生物检测方法，可同时分析大肠杆菌的存在及其相对抗生素耐药水平。该方法以对苯醌（p-benzoq...
Artificial Caprolactam-Specific Riboswitch as an Intracellular Metabolite Sensor.
己内酰胺是合成尼龙-6的单体，近期已开发用于生物基生产尼龙-6的重组微生物菌株。胞内己内酰胺生物传感器可促进重组微生物菌株的高通量代谢工程。由于重组菌株会混合生产己内酰胺和戊内酰胺，己内酰胺传感器必须对己内酰胺具有高特异性，但此前尚未报道高特异性己内酰胺传感器。本文开发了一种特异性响应己内酰胺的人工核糖开关。该核糖开关采用体外-体内...
Sensitive and Specific Whole-Cell Biosensor for Arsenic Detection.
全细胞生物传感器（WCBs）已被用于检测三价砷（As(III)），但多数存在灵敏度和特异性不足的问题。本研究在大肠杆菌DH5α中构建了一种带有正反馈放大器的砷WCB。报告基因mCherry的输出信号经正反馈放大器显著增强；以半饱和As(III)浓度评价时，含正反馈WCB的灵敏度比无正反馈高约一个数量级。As(III)最低检测限降低一...
Evaluation of the promiscuous component of several bacterial export pumps TolC as a biomarker for toxic pollutants in feedstuffs.
动物饲料中残留有毒污染物会进入人类食物链，因此需要快速、灵敏的筛查方法。本研究评估大肠杆菌外膜通道蛋白 TolC 的表达能否作为饲料中污染物的生物标志物。TolC 是多种 ATP 依赖外排泵的共同组分，可在化学应激下上调。作者比较了 RecA 基因失活的大肠杆菌 DH5α 与野生型 BL21(DE3) 对脱氧胆酸(DCA)、顺铂(C...
3D impedimetric sensors as a tool for monitoring bacterial response to antibiotics.
环境中抗生素等抗菌污染物会促进多重耐药菌的产生与传播。传统细菌药敏试验依赖培养，耗时1–2天，难以满足快速和即时检测需求。本文报道一种基于微生物生物传感器策略的无标记生物传感平台，用于在稀释溶液中开展抗生素检测生物测定。该平台以三维叉指电极阵列（3D-IDEA）阻抗换能器为核心，并在其表面固定大肠杆菌（E. coli）。3D-IDE...
Probing chemotaxis activity in Escherichia coli using fluorescent protein fusions.
细菌趋化信号有望用于快速生物传感器检测，但难以定量。本文探索两种可反映趋化活性大肠杆菌的荧光读出。第一种将趋化信号蛋白 CheY 和 CheZ 分别与稳定或不稳定“分裂”绿色荧光蛋白的非荧光部分融合。野生型趋化细胞可产生可区分荧光焦点，而缺乏 CheA 激酶的突变体不能；约三分之二焦点位于细胞极的趋化受体处，三分之一位于鞭毛马达复合...
Detection of hexahydro-1,3-5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) with a microbial sensor.
含能材料如六硝基胍（RDX）广泛污染军事设施周边土壤与地下水，但低浓度现场监测困难。适配体具有对目标物高亲和力和特异性，是构建新型生物传感器的理想识别元件。本研究报道了一种基于 RNA 核糖开关的 RDX 微生物荧光生物传感器。作者通过氧化石墨烯辅助 SELEX（GO-SELEX）筛选 RDX 适配体，并将其与随机连接序列及 DsR...
Biosensor-guided improvements in salicylate production by recombinant Escherichia coli.
水杨酸可由常见代谢中间体莽草酸生物合成，并应用于制药和生物塑料工业。虽然针对莽草酸通路的代谢工程已实现多种芳香化合物合成，但通路组分相对表达水平如何影响水杨酸产量仍不清楚，且某些可提高产量的宿主基因缺失难以预测。本研究利用水杨酸响应型转录因子优化重组大肠杆菌中莽草酸/水杨酸通路基因的表达水平，并筛选染色体转座子插入库以提高水杨酸产量...
A Regulatory NADH/NAD+ Redox Biosensor for Bacteria.
NADH与NAD+是驱动数百种生化反应的关键辅因子，其比值是反映细胞代谢状态的重要标志。传统方法测定NADH/NAD+比值操作繁琐、易产生误差，且不适合高通量筛选。本文报道了一种基于氧化还原响应型细菌转录因子Rex的遗传编码比率型NADH/NAD+生物传感器。作者将枯草芽孢杆菌Rex（B-Rex）移植到大肠杆菌中，并通过调节B-Re...
Development of a Synthetic 3-Dehydroshikimate Biosensor in Escherichia coli for Metabolite Monitoring and Genetic Screening.
针对目标代谢物的生物传感器可为代谢工程提供高通量筛选工具，但已充分表征的代谢物感知模块往往缺乏，限制了稳健生物传感器的快速开发。本研究提出转录组辅助代谢物感知（TAMES）策略，通过比较目标代谢物产生株与非产生株的选择性转录组分析，并结合定量逆转录 PCR（RT-qPCR）验证，筛选响应目标代谢物的感知模块。将该策略应用于 3-脱氢...
NADPH-related processes studied with a SoxR-based biosensor in Escherichia coli.
NADPH 在细胞生物合成和氧化应激响应中起关键作用。作者此前基于大肠杆菌转录调控因子 SoxR、其靶启动子 PsoxS 和 eYFP 荧光报告蛋白构建了遗传编码 NADPH 生物传感器 pSenSox。本研究利用 pSenSox 考察大肠杆菌中不同参数对传感器输出的影响，模型反应为严格依赖 NADPH 的 Lactobacillu...
Chimeric LysR-Type Transcriptional Biosensors for Customizing Ligand Specificity Profiles toward Flavonoids.
转录生物传感器在代谢工程与合成生物学中具有重要应用，但天然代谢物种类多样，要求生物传感器具备可按需定制的配体特异性。本研究以 Herbaspirillum seropedicae 的非特异性 FdeR-PfdeAR LysR 型生物传感器为底盘，引入 Sinorhizobium meliloti 中具木犀草素（luteolin）特异...