可预测地整合外源生物信号与元件仍是合成细胞执行系统工程的关键挑战，亟需提高信号转导与灵敏度的通用方法。为此，作者受化学 pH 缓冲体系启发，在酿酒酵母中建模并构建了一个分子信号缓冲网络。该网络对四环素响应核糖开关进行上下文隔离，使其能够合成控制菌落形成并实现模块化信号操纵。核糖开关信号被传递至分裂转录因子的转录激活域，而相互作用的 ...
30多年前，含GGDEF结构域的酶被证明是二鸟苷酸环化酶，可产生环二鸟苷酸（cdiG），后者作为第二信使调控细菌从运动状态向定殖生物膜状态的转变。此后，GGDEF蛋白基因在细菌基因组中广泛存在，确立了cdiG信号在细菌中的主导地位。然而，变形菌编码大量GGDEF蛋白，某些情况下接近编码序列的1%，这引发细菌为何需要如此多GGDEF酶...
近期发现的一类新型小内切核酶——twister 核酶，为开发人工核糖开关提供了新途径，也为细菌中人工遗传电路的构建提供了新工具。本文介绍了一种开发新型配体依赖核糖开关的方法，将新近报道的 twister 催化基序作为表达平台，并与天然存在或体外筛选获得的适配体结构域偶联。twister 核酶具有高度灵活性，可用于构建高活性的核酶型核...
环二鸟苷酸（c-di-GMP）是调控细菌运动性、毒力和生物膜形成的重要第二信使，但现有检测方法或灵敏度有限，或需要复杂样品纯化。本文利用天然高亲和性c-di-GMP受体——Vc2核糖开关适配体，开发了一种对RNA工程化要求极低的电泳迁移率偏移（EMSA）定量方法。作者发现Vc2四链环突变体A33U在结合c-di-GMP后产生更大的电...
在可持续生物经济中，许多大宗化学品和高价值化合物（包括药物）将由微生物细胞工厂利用可再生原料生产。通过构建多样化基因组库并筛选所需表型，可高效生成这些细胞工厂。然而，现有微生物基因组多样化方法远超筛选和选择最优性能变体的能力。遗传编码生物传感器能够响应小分子结合，并易于与高通量分析结合，有望弥补这一差距。本文综述了生物传感器开发的最...
开发荧光生物传感器的主要动机是实时监测细胞内代谢物水平。大多数可遗传编码的荧光传感器基于受体蛋白与荧光蛋白结构域的融合，但许多小分子代谢物缺乏已知蛋白受体，且基于蛋白受体的FRET传感器工程化困难。近年来，小分子结合核糖开关通过与体外筛选的Spinach适配体融合，被改造为荧光生物传感器；Spinach可结合前荧光、细胞可渗透的GF...
环二腺苷酸（cdiA）是一种预测广泛存在于革兰氏阳性菌、部分革兰氏阴性菌和古菌中的第二信使。在人类病原体单核细胞增生李斯特菌中，cdiA 是调控代谢功能和细胞壁稳态的关键分子，其水平降低会增加抗生素敏感性。作者通过将 Spinach2 适配体与 cdiA 核糖开关的配体结合域融合，构建了 cdiA 荧光生物传感器。该传感器用于在活的...
环状二核苷酸是一类调控细菌生理过程的重要第二信使。环状 AMP-GMP（cAG，又称 3′-5′ cGAMP）的合成酶 DncV 与霍乱弧菌高感染性相关，但其在多数细菌中的分布和功能仍不清楚。本文发现环境细菌硫酸盐还原地杆菌（Geobacter sulfurreducens）可产生 cAG，并利用 GEMM-I 类核糖开关中的一个亚...
荧光生物传感器的发展旨在实时监测活细胞中特定代谢物水平。常见策略包括将蛋白受体与荧光蛋白融合，或合成小分子反应探针；天然代谢物感应核糖开关也曾用于报告基因系统。近期研究表明，将核糖开关适配体与体外筛选的 Spinach 适配体融合，可构建 RNA 荧光生物传感器，其中 Spinach 结合细胞可渗透的条件荧光分子 DFHBI。本文描...
本研究介绍基于再生丝素蛋白（SF）的功能化丝素聚电解质双刷设计，其接枝聚-L-赖氨酸（SF-PLL）、聚-L-谷氨酸（SF-PGA）以及不同接枝架构和可变氨基酸-PEG 接枝组成的聚乙二醇（PEG）侧链，用于细胞封装。通过改变聚氨基酸分子量（侧链长度）、PEG 分子量和接枝度（D），评估在两种细菌（革兰氏阴性和革兰氏阳性）上形成细胞...
本研究采用层状自组装（LbL）方法，在活大肠杆菌细胞表面构建紫外（UV）保护涂层。以阳离子聚合物聚烯丙胺（PAH）和三种具有不同紫外吸收特性的阴离子聚合物——聚硫酸乙烯酯（PVS）、聚(4-苯乙烯磺酸)（PSS）和腐殖酸（HA）——交替沉积，包裹携带两种绿色荧光蛋白（GFP）表达系统的大肠杆菌：组成型表达可被紫外激发的 GFP（GF...
许多微生物宿主中的代谢通路已被构建、改造和工程化以生产有用分子，但最终化合物的滴度和产率常受细胞资源利用不足和代谢失衡限制。能够响应环境及细胞代谢状态并调控通路基因表达的感知-调控装置具有解决这些问题、提高产量和产率的潜力。本综述聚焦细胞生物传感器的设计进展及其在控制微生物行为中的应用。作者将细胞生物传感器定义为由宿主细胞产生信号并...