Advances in ligand-specific biosensing for structurally similar molecules.
生物系统的特异性使研究者能够在复杂医学或环境样品中开发针对特定代谢物、毒素和污染物的生物传感器，而不受结构类似化合物的干扰。过去二十年，合成生物学策略被广泛用于创造具有新功能的蛋白质或核酸。除增强生物催化活性、扩大底物范围以及提高酶的立体选择性和稳定性外，增强遗传编码生物传感器的分子特异性已成为重要研究方向。本文综述了高特异性生物传...
Optimization of IspS
酶稳定性常限制微生物生产高附加值化学品和商用酶。作者前期发现，来自 Ipomoea batatas 的异戊二烯合酶 IspSib 热稳定性差，严重限制工程大肠杆菌中异戊二烯生产。本研究通过定向进化提高 IspSib 热稳定性。首先构建三组分蛋白折叠系统 lac′-IspSib-′lac，将 IspSib 的折叠稳定性与氨苄青霉素抗性...
Tunable T7 Promoter Orthogonality on T7RNAP for
融合脱氨酶的T7 RNA聚合酶（T7RNAP）为体内靶标特异性酶进化提供了同时完成DNA修饰与筛选的工具。本研究通过调节T7RNAP与T7启动子之间的结合效率，建立了名为dT7-Muta的新平台，用于基因诱变。概念验证中，利用dT7-Muta改变sfGFP的荧光分布，并通过流式细胞术筛选突变体。作为功能验证，作者对来自土曲霉（Asp...
Genetically Encoded Biosensor Engineering for Application in Directed Evolution.
尽管理性遗传工程已成为微生物菌种改良的主流策略，但在许多情况下，基于定向进化构建突变库仍是更优选择。因此，对高性能突变体进行精准、高效筛选的需求推动了基于生物传感器的高通量筛选策略发展。遗传编码生物传感器可将期望表型与荧光、生长速率等可检测信号耦联，为高通量筛选提供强大工具。本文综述了多类生物传感器工程化进展及其在定向进化中的应用，...
Maximizing the performance of protein-based fluorescent biosensors.
荧光蛋白（FP）生物传感器是一类遗传编码工具，可在细胞、组织或活体动物中成像生物过程。尽管应用广泛，现有传感器在性能、性质及多路复用成像适用性方面大多远未理想。这些局限促使研究者探索多种创新策略以提升和最大化传感器性能，包括用于开发新型传感器原型的新分子生物学方法、基于微流控的高通量定向进化筛选策略，以及改进的多路复用成像方法。另一...
Divergent directed evolution of a TetR-type repressor towards aromatic molecules.
重编程细胞行为是合成生物学的重要目标。原核变构转录因子（aTF）可被改造为将小分子信号转化为细胞响应的通用工具，因此扩展其识别新诱导剂的能力具有重要意义。本文首先在大肠杆菌中利用谷氨酸棒杆菌 TetR 家族阻遏蛋白 RolR 建立了间苯二酚响应的 aTF 生物传感器。随后，作者沿 RolR 的适应度景观进行迭代定向进化，获得可识别儿...
Directed evolution of a neutrophilic and mesophilic methanol dehydrogenase based on high-throughput and accurate measurement of formaldehyde.
甲醇是可由二氧化碳和天然气可持续生产的一碳生物制造原料，但其生物转化效率受 NAD+ 依赖型甲醇脱氢酶（Mdh）催化甲醇氧化为甲醛的催化性能限制。本研究对来自 Bacillus stearothermophilus DSM 2334 的中性嗜温 NAD+ 依赖型 Mdh（MdhBs）进行定向进化，以提高其催化活性。作者构建了基于甲醛...
Biosensor development for single-cell detection of glucuronate.
近期生物传感器研究有望实现大基因文库高通量筛选，但生理限制和机制知识不足会阻碍微生物系统高滴度，也影响生物传感器应用。本文表征了先前开发的基于转录因子 ExuR 的半乳糖醛酸生物传感器对其另一配体葡萄糖醛酸的响应。在受控理想条件下，该传感器对葡萄糖醛酸表现出理想响应；但在将其应用于不同 myo-肌醇加氧酶（MIOX）同源物时，响应出...
Directed evolution of diacetylchitobiose deacetylase via high-throughput droplet sorting with a novel, bacteria-based biosensor.
高通量细胞分选是合成生物学、临床研究和药物发现等领域的重要技术。流式细胞术虽可实现超高通量分选，但主要依赖细胞大小和表面标记，难以分析单细胞分泌产物。液滴微流控分选可为单细胞提供独立微环境，但针对多种分析物建立高通量分选方法仍具挑战。本研究开发基于葡萄糖胺（GlcN）检测的高通量液滴分选系统，用于定向进化二乙酰壳二糖脱乙酰酶（Dac...