遗传编码回路已成功用于从大型突变库中评估和表征具有理想性状的靶标变体。腺苷钴胺素（AdoCbl）是多种胞内生理反应必需的辅酶，广泛应用于医药和食品工业。能够检测 AdoCbl 产量并筛选优良合成菌株的高通量筛选技术，对构建工业化微生物细胞工厂至关重要。本研究开发了一种 RNA–蛋白混合生物传感器：输入部分为内源 RNA 核糖开关，特...
工程化RNA在生物医学与环境领域具有广泛应用，其功能高度依赖正确折叠。本文报道了一种用于提升核糖开关型荧光生物传感器响应时间的策略。作者以检测代谢物及环境污染物胍（guanidine）的Dru J–Spinach2 RNA荧光生物传感器为对象，发现其荧光开启的限速步骤是配体结合后核糖开关的构象折叠。通过系统突变，作者分别构建转换型与...
环二腺苷酸（cyclic-di-AMP, CDA）是金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）中调控抗生素耐受、渗透调节、生物膜形成和毒力等多种细胞功能的重要第二信使。准确测定活菌内 CDA 浓度对理解其耐药机制和临床监测具有重要意义。本研究开发了一种新型 RNA 荧光生物传感器 bsuO P6-4，用于在金黄色葡...
核糖开关是能够感知小分子并调控基因表达的天然生物传感器，其结构动态对阐明调控机制和开发 RNA 生物传感器至关重要。本研究将荧光团 Cy3 及其淬灭剂 TQ3 通过位点选择性 RNA 标记（PLOR）和偶联反应，分别掺入全长腺嘌呤核糖开关 RNA 及其适配体结构域，用于在体外和细胞内监测 RNA 构象动态。结果表明，腺嘌呤核糖开关对...
本研究围绕 Geobacter sulfurreducens 中 cGAMP 信号通路，发展了基于亲和捕获与测序的方法，用于鉴定可结合 cGAMP 等非编码 RNA 区域。作者将 cGAMP 偶联到 Sepharose 微珠上，对脱硫弧菌转录组进行亲和捕获，并对捕获产物进行 RNA-seq 分析；结果显示，尽管体外实验中 cGAMP...
RNA分子因可折叠成复杂结构，适合作为细胞内传感器识别环境波动并通过调控相应基因作出响应。本研究建立了一种基于生物传感器的高通量筛选平台，用于从大量候选菌株中筛选色氨酸（Trp）高产菌株。该平台由色氨酸特异性适配体/核糖开关生物传感器与荧光激活液滴分选（FADS）技术组成：当细胞内Trp浓度升高时，适配体结构变化暴露核糖体结合位点，...
细胞传感器在合成生物学、代谢工程和诊断中具有重要价值，但针对同一配体系统比较核糖开关型生物传感器与报告基因开启动力学的研究尚缺乏。本研究开发了用于检测胍（guanidine）的RNA荧光生物传感器（RBF biosensors）。胍是常见变性剂，也是肥料和爆炸物化合物的前体；其可透膜且在大肠杆菌中毫摩尔浓度下无毒，因此可直接向细胞添...
本研究开发了一种新型无标记、无固定化的RNA适配体修饰核糖开关生物传感器，利用RNA适配体修饰的二级结构支架控制核糖体结合序列（RBS）的可及性。将双链RNA适配体修饰的顺式抑制序列（crRNA）引入指示基因gfp的上游，由于发夹结构中RNA适配体序列不互补，形成RNA泡。无目标分子时，RBS被crRNA隐藏，核糖体无法识别，gfp...
核糖开关具有灵敏度、阈值和动态范围等可调性质，对其理性改造和筛选仍具挑战。本研究建立了一种基于生长偶联筛选的体内核糖开关进化方法，通过正选择与负选择交替富集具有目标阈值的突变体。该方法利用四环素抗性蛋白 tetA 作为双功能选择标记：在高 NeuAc 条件下，正常核糖开关抑制 tetA 表达，使细胞在 Ni2+ 中存活；在低 Neu...
核糖开关是位于信使RNA非编码区的RNA调控元件，可通过配体诱导的构象变化调控基因表达。由于它们通常能高亲和、高特异结合小分子配体，因此具有作为体外传感器的潜力。在枯草芽孢杆菌等革兰阳性菌中，嘌呤核苷酸合成受结合鸟嘌呤的核糖开关调控。本研究改造枯草芽孢杆菌xpt-pbuX鸟嘌呤核糖开关，将其用于荧光淬灭检测体系，从而在体外特异性检测...
基于RNA的荧光生物传感器（RBF）通过将天然核糖开关的配体识别域与体外筛选的荧光适配体融合，用于在体外和活细胞中检测多种代谢物。已有设计采用不同拓扑结构以适应核糖开关结构多样性。本文以SAM-I核糖开关为模型，证明对核糖开关配体识别域进行环状置换（circular permutation）后，仍可构建具有功能的RNA荧光生物传感器...
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...
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...