微生物细胞工厂中精细化学品产量不足仍是主要瓶颈。体内酶在合成支架上共定位可提升代谢效率，但现有方法常费时且低效。本文开发了一种“scaffoldomics”平台，即用于生物合成途径组合支架化的通用合成框架，可构建多种多酶复合体，并最多将四个途径酶组装到蛋白支架上。作为概念验证，该平台被应用于柚皮素（naringenin）生物合成。作...
体内生物传感器能够将代谢物浓度转化为可测量输出信号，是代谢工程中高通量筛选与动态通路控制的重要工具。本文报道了一种在酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 中响应 p-香豆酰辅酶A（p-coumaroyl-CoA）的新型生物传感器。p-香豆酰辅酶A是多种黄酮类化合物合成的关键前体。该传感器以红假单胞菌 Rhodo...
微生物细胞内源代谢通路通常由精密调控网络控制。然而，在微生物宿主中引入异源通路时，由于缺乏相应调控，常导致酶表达和碳流分布失衡，阻碍高效微生物生物合成系统构建。本研究以柚皮素为目标化合物，建立了自主级联人工动态（AutoCAD）调控系统，自动协调通路表达并重定向碳流，以提高柚皮素产量。该系统同时包含基于中间产物的前馈和基于产物的反馈...
合成生物学工具箱的发展使复杂生物合成通路的优化策略更加智能化。多基因通路可被划分为若干模块，并通过动态调控精细调节各模块表达，以适应细胞环境变化。为避免模块间干扰及宿主调控系统影响，前期工作开发了用于可调正交基因表达的 σ 因子工具箱。本文将该工具箱应用于大肠杆菌，正交表达并精细调节柚皮素（naringenin）异源生物合成通路。为...
转录因子（TF）生物传感器天然存在于代谢通路中，用于维持细胞生长并对环境波动提供鲁棒响应。扩展代谢生物传感器，即生物转化通路与响应下游效应代谢物的 TF 级联，可提供超越天然效应物的传感能力，用于实现情境感知合成基因回路和生物观测器。然而，此类多步回路的工程化面临稳定性与鲁棒性挑战。为简化代谢通路中 TF 生物传感器的设计，本文研究...
细菌群体感应（QS）调控病原菌毒力因子表达。植物黄酮柚皮素（naringenin）可抑制铜绿假单胞菌 QS 调控的毒力因子产生，但机制不清。本研究分析其分子基础，发现柚皮素直接结合 QS 调控蛋白 LasR，与其生理激活物 N-(3-oxo-dodecanoyl)-L-homoserine lactone（3OC12-HSL）竞争结...
在重组宿主中组装和优化植物天然产物合成途径时，鉴定可获得最佳生产滴度的基因直系同源物是常见挑战。本文报道了在酿酒酵母中模块化组装柚皮素合成途径，并利用优化的柚皮素诱导型原核转录激活因子作为生物传感器进行高通量筛选。作者通过 Golden Gate 组合克隆将柚皮素合成基因与不同强度启动子组合，构建了覆盖约972种组合的酿酒酵母菌株库...
合成生物学工具的发展使活细胞电路设计可用于代谢工程中的通路变体筛选。基于转录因子的生物传感器在筛选中表现良好，但传感器与被测分子之间的定量关系仍需理性理解。本文开发了一种基于转录调控子的松果菊素（pinocembrin）新型生物传感器。已知响应柚皮素（naringenin）的 FdeR 转录因子与红色荧光蛋白（RFP）报告系统组合，...
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...
组合合成代谢通路的设计能力已远超对所得微生物菌株进行高效筛选与选择的能力，因此高通量快速筛选技术对合成生物学和代谢工程至关重要。本文报道了一种基于 RNA 核糖开关、带有双荧光报告模块的生物传感器，并建立了基于流式细胞术的高通量筛选方法，用于在共培养体系中鉴定柚皮素（naringenin）高产大肠杆菌菌株。研究确定了影响传感器性能的...
全细胞生物催化剂是可持续生产大宗和精细化学品的重要途径，但筛选最优细胞设计通常通量低。本文在酿酒酵母中系统构建基于原核 LysR 型转录调控因子（LTTR）的小分子结合型转录激活因子生物传感器。作者通过多参数工程策略，优化操纵子位置、启动子长度和 LTTR 表达水平，获得低本底、高诱导的 209bp_CYC1p_BenO_T1 报告...