分枝杆菌属不同成员维生素B12代谢存在差异：非结核分枝杆菌可自身合成B12，而结核分枝杆菌缺乏内源合成能力，依赖宿主供给。作者假设该表型差异可能影响B12依赖酶功能，重点比较甲硫氨酸合成酶MetH与MetE。系统发育分析显示二者在结核与非结核分枝杆菌间明显分化。功能实验发现，M. tuberculosis与M. smegmatis的...
合成生物电路被广泛用于控制微生物细胞功能，天然和合成核糖开关是合成生物学中有吸引力的传感模块。然而，核糖开关电路的fold-change调节困难，通常需要深入理解其机制并筛选突变库，因此需要新的分子部件和简便调节策略。本研究提出基于toehold switch的调节器策略，将核糖开关与转录抑制因子组成的混合输入元件，与从头设计的RN...
己内酰胺是合成尼龙-6的单体，近期已开发用于生物基生产尼龙-6的重组微生物菌株。胞内己内酰胺生物传感器可促进重组微生物菌株的高通量代谢工程。由于重组菌株会混合生产己内酰胺和戊内酰胺，己内酰胺传感器必须对己内酰胺具有高特异性，但此前尚未报道高特异性己内酰胺传感器。本文开发了一种特异性响应己内酰胺的人工核糖开关。该核糖开关采用体外-体内...
含能材料如六硝基胍（RDX）广泛污染军事设施周边土壤与地下水，但低浓度现场监测困难。适配体具有对目标物高亲和力和特异性，是构建新型生物传感器的理想识别元件。本研究报道了一种基于 RNA 核糖开关的 RDX 微生物荧光生物传感器。作者通过氧化石墨烯辅助 SELEX（GO-SELEX）筛选 RDX 适配体，并将其与随机连接序列及 DsR...
遗传电路由输入、逻辑和输出部件组成，复杂电路的构建需要大量可调遗传部件。然而，输入部件多样性有限且调谐复杂，限制了遗传电路的可扩展性。本文开发了一种RNA-蛋白质杂合输入部件，将核糖开关与正交转录抑制子组合。该杂合输入能够响应核糖开关识别的输入信号并调控输出转录，同时由于转录抑制子的表达实现信号反转。通过改变启动子强度，可方便地调节...
膜转运体的功能与底物特异性研究受限于实验数据不足，且序列-功能关系难以预测。本文利用配体响应型生物传感器系统，将底物摄取与大肠杆菌生长偶联：只有当细胞表达能转运特定配体的转运体时，配体进入细胞并磷酸化为硫胺素焦磷酸（TPP），TPP 结合核糖开关，启动抗生素抗性基因表达，使细胞在抗生素选择培养基中存活。作者将该合成选择系统用于定向进...
核糖开关是一类仅由 RNA 组成、可遗传编码的传感-调节元件，能够响应代谢物并调控基因表达，因而在代谢物监测中具有应用潜力。然而，核糖开关的动态范围、基础表达和操作范围等功能参数需针对具体应用进行优化，而其序列-功能关系复杂，优化并不直接。本文以人工 L-色氨酸核糖开关为例，提出三种系统调优策略。首先，通过改变组成型启动子强度或质粒...
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...
核糖开关是一类 RNA 传感器，通过 mRNA 5' 非翻译区在化学诱导下发生结构变化来调控下游基因表达。将特定核糖开关与报告基因系统偶联，可将细胞对化学物的检测转化为可量化的报告蛋白信号。然而多数报告系统仅在目标分析物存在时产生信号，难以判断未诱导生物传感器在真实应用中的活性和定位。为此，作者开发了基于大肠杆菌菌毛相变系统的双色报...
细菌膜转运体中约四分之三功能未知，序列同源性难以准确预测底物特异性。本文报道一种不依赖序列的高通量转运体功能挖掘方法，其核心是配体响应型生物传感器系统：只有当细胞编码特定配体转运体时，胞内代谢物浓度升高才会激活核糖开关并表达抗生素抗性基因，从而在双抗生素选择下存活。作者构建了硫胺素焦磷酸（TPP）响应核糖开关选择系统，从土壤和肠道微...
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 ...
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...
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...