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...
感染细菌的噬菌体可直接裂解宿主，也可将其基因组整合入细菌染色体形成前噬菌体。前噬菌体通常处于沉默状态，但在化学物等刺激下可被再激活，释放大量噬菌体并感染其他敏感细菌，从而引发病毒暴发，危害生态系统或污水处理、沼气发酵等技术系统。近期已开发一种基于微热量计的方法，通过比较携带（λ+）和不携带（λ−）lambda 前噬菌体大肠杆菌生物指...
从环境来源中检测并回收重金属是环境保护与治理的重要任务。基于此前关于细胞可视化检测和生物吸附的研究，作者利用 BioBrick 合成生物学技术构建了一种兼具两种功能的新系统。该系统将金特异性感知 gol 调控子组装在金伴侣蛋白 GolB（金特异性结合蛋白）上；GolB 负责选择性吸附金离子，从而使整合系统具有更高的金耐受性。将该系统...
本文报道了迄今首个基于光纤内微腔马赫-曾德尔干涉仪（µIMZI）的选择性无标记生物传感研究。传感结构通过飞秒激光微加工在单模光纤中制备，形成直径约50 µm的微腔。与以往仅研究微腔内折射率变化的工作不同，本研究通过化学表面修饰赋予传感器检测特异性。作者将MS2噬菌体固定化在功能化表面作为识别元件，使其特异性靶向活大肠杆菌C3000菌...
尽管2-苯乙酸（PA）是内源生长素家族中重要的植物激素，其生物合成途径尚未阐明。本研究开发了一种新型全细胞生物传感器，通过调控大肠杆菌芳香化合物分解代谢，实现对PA和2-苯乙胺（PEA）的同时定量。该传感器利用PA操纵子（PA regulon）识别PA及PEA：PEA可经细菌代谢转化为PA，从而激活绿色荧光蛋白（GFP）报告系统。为...
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...
感染诊断和抗生素药敏试验通常耗时且费力。本文报道一种微波-微流控生物传感器，用于快速、无接触、无创地检测不同 pH 培养基中大肠杆菌（E. coli）的浓度与生长，以提高临床微生物学效率。微流控通道与微波谐振器之间的薄层界面显著增强了检测灵敏度。微流控芯片采用标准软光刻制备，注入细菌样品后与工作在 2.5 GHz、初始品质因数 83...
异戊二烯是合成橡胶前体和萜类途径特征产物。本研究利用 Ralstonia pickettii 的 TbuT 转录调控因子构建异戊二烯生物传感器，使其在工程大肠杆菌中响应细胞内异戊二烯并驱动荧光报告基因表达。由于 TbuT 将异戊二烯识别为次优效应分子，作者采用 T7 RNA 聚合酶介导的转录级联放大报告基因表达，并系统调节 tbuT...
安培生物传感器广泛用于生理和环境样品中生物标志物的快速检测，但其电流信号的动态特性与线性关系尚未被充分理解。本研究以基于自组装单分子层（SAM）的细菌16S rRNA生物传感器为对象，系统研究安培生物传感中的扩散–反应动力学。作者建立了数值模型，用于优化微流控反应室尺寸并阐明传感器响应随目标浓度变化的规律。结果表明，反应室尺寸引起的...
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'-...
致病性大肠杆菌（E. coli）广泛存在于自然界，并严重威胁人类健康。传统菌落计数法耗时长，不适合快速检测，因此亟需提高检测效率与灵敏度的新策略。适配体因具有极高亲和力和特异性，已广泛用于各类传感器，并在致病性大肠杆菌快速检测中取得成功应用。本文综述了用于大肠杆菌的适配体筛选最新进展，以及适配体生物传感器的制备与应用，重点介绍光学传...
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...
大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的快速、灵敏检测对食品安全和临床诊断具有重要意义。本文提出一种基于 16S rDNA 的电化学生物传感器，用于快速检测大肠杆菌。该传感器以 Au 叉指电极为基底，利用巯基化肽核酸（PNA）探针连接金纳米颗粒（AuNPs）构建纳米间隙网络电极。当特异性 16S rDNA 片...
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-...
为保障无微生物污染的食品供应，快速检测微生物污染至关重要。过去二十年提出了多种生物传感器设计，涵盖不同结合配体、信号放大和检测机制；有些是基于复杂纳米颗粒化学和配体固定的自包含试纸条，有些是基于 ELISA 96 孔板的多步荧光检测，许多还使用昂贵抗体或 DNA 配体。但这些设计对多数用户并不实用，因为它们没有首先满足生物传感器基本...
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...
本文以大肠杆菌为微生物工厂，利用精确代谢工程构建可生产番茄红素（lycopene）的工程菌株，用于低成本诊断生物传感器的背景研究。为增加前体供应，作者异源表达甲羟戊酸途径。结果表明，同时诱导番茄红素合成途径与甲羟戊酸途径可提高番茄红素产量，但若在诱导番茄红素途径之前先诱导甲羟戊酸途径，则同时降低番茄红素产量和生长速率。作者建立了改进...
珊瑚礁由与绿色荧光蛋白同源的真核色蛋白（CPs）着色。与荧光蛋白不同，CPs强烈吸收可见光，在环境光下呈现明显颜色，因而具有无需仪器检测、避免紫外损伤和背景荧光、高效FRET猝灭及光声成像等优势，可作为遗传标记并有望用于现场细胞生物传感器。然而，哪些真核CP基因适合在细菌中表达及如何定量检测尚不清楚。本研究利用密码子优化程序，将14...