Small-molecule binding and sensing with a designed protein family.
从头设计小分子结合蛋白有望按需开发任意小分子传感器。本研究结合深度学习与基于物理的方法，生成具有多样且可设计口袋几何结构的 NTF2 样蛋白家族，并用于计算设计针对六种小分子靶标的结合蛋白。生物物理表征显示，所设计结合蛋白具有纳摩尔至低微摩尔结合亲和力，且设计精度达到原子水平。作者进一步利用皮质醇结合蛋白构建化学诱导二聚化（CID）...
State-of-the-art in engineering small molecule biosensors and their applications in metabolic engineering.
基因编码生物传感器对于增强分子如何调控生物系统的理解至关重要。小分子生物传感器尤其有助于理解化学物质与生物过程之间的相互作用，并通过提高筛选通量、消除传统化学分析所需的样品制备而加速代谢工程。此外，它们在细胞内分析物测量中提供显著更高的空间和时间分辨率。本综述讨论了代谢工程中生物传感器及基于生物传感器的控制系统——生物传感器控制器—...
A functional group-guided approach to aptamers for small molecules.
适配体受体是生物传感器的重要识别元件，但小分子适配体的获得高度依赖靶标结构。作者分析了27个靶标–适配体对中单个功能团对结合与筛选结果的贡献，发现空间受阻功能团之间可出现负协同，从而降低适配体筛选成功率。针对亮氨酸和伏立康唑等此前多次筛选失败的重要小分子，作者提出功能团引导的定制筛选策略：通过比较类似物靶标的表观解离常数与置换自由能...
Highly multiplexed selection of RNA aptamers against a small molecule library.
合成生物学在人类健康、工业生物生产和生态系统监测中的应用通常需要小分子传感能力，常以遗传编码小分子生物传感器形式实现。为快速开发面向广泛小分子靶标的传感器，本研究利用此前建立的DRIVER方法，对代表高通量药物筛选的密集多路小分子混合物进行RNA生物传感器选择。作者从大型多样性药物筛选库中随机选取5120个靶标化合物，完成95轮选择...
Plant hormone sensors as scaffolds for biosensor design.
生物传感器是药物与代谢物诊断、诱导型基因回路和细胞成像等生物技术的基础，但面向用户定义小分子快速构建传感器仍困难。本文以植物胁迫激素脱落酸（ABA）受体 PYR1 及其磷酸酶 HAB1 构成的化学诱导二聚化（CID）系统为支架，探索其作为可重编程小分子生物传感器平台的普适性。作者通过计算设计在 PYR1 结合口袋引入大量突变，构建突...
Allosteric Regulation of DNA Circuits Enables Minimal and Rapid Biosensors of Small Molecules.
环境监测污染物对生态和公共健康至关重要。本文报道一种基于别构转录因子及其配体对最小 DNA 信号放大与转导电路进行调节的模块化小分子生物传感方法。作者利用别构蛋白与限制性内切酶 HgaI 对同一 DNA 模板的竞争性结合，调控由 toehold 介导的链置换反应；当特定配体存在时，别构转录因子构象改变，使 HgaI 切割 DNA 模...
Design, Optimization and Application of Small Molecule Biosensor in Metabolic Engineering.
合成生物学与代谢工程使微生物细胞工厂能够生产燃料、化学品和药物，但代谢物浓度相关表型的测量与精确控制仍是瓶颈。遗传编码小分子生物传感器可将代谢物浓度与可测量或可执行输出相耦合，是解决该瓶颈的重要工具。本文综述了代谢工程中小分子生物传感器的设计、优化与应用，重点讨论转录因子（TF）型传感器的优化策略。围绕中心法则，遗传编码小分子传感器...
Application and analysis of structure-switching aptamers for small molecule quantification.
现代细胞功能分析工具旨在对某一类生物分子的所有成员进行定量测量。在各类分析物中，核酸的测量通常最易实现，既可针对单个分析物，也可并行检测，因此人们希望利用核酸生物传感器来测量其他细胞分子。在众多核酸生物传感器策略中，结构转换适配体（SSA）能够将目标分子识别与信号读出耦合，具有独特优势，但决定其信号保真度的关键参数仍缺乏系统表征。本...