Design and implementation of an open-access arsenic biosensor.
地下水砷污染是全球重大公共卫生问题，影响超过1.4亿人，阿根廷约400万人暴露于含砷水源。私人井水检测常受高成本、专业人员缺乏和距离实验室远限制。本文报道一种便携式、开放获取的砷生物传感器的设计与实现，该传感器结合合成生物学与工业设计，利用基因工程大肠杆菌和比色读出检测低至5 µg/L的砷浓度。在61个实际水样验证中，以10 µg/...
Repurposing the Sb(III)-specific efflux and sequestration system (ant operon) to mitigate antimonite cross-talk in ArsR-based bacterial arsenite sensors.
基于ArsR的全细胞生物传感器可灵敏比色检测亚砷酸盐[As(III)]，但对亚锑酸盐[Sb(III)]的宽泛响应限制现场特异性。Comamonas testosteroni JL40的ant操纵子通过外排ATP酶AntA、金属伴侣蛋白AntC和调控蛋白AntR赋予Sb(III)选择性抗性。作者将antA、antC及三个antR同源基...
Enhanced biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate) in engineered strains of Pseudomonas putida via increased malonyl-CoA availability.
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是微生物合成多酮类、羧酸、生物燃料和聚羟基烷酸酯等化合物的重要前体。由于代谢枢纽作用，其可用性受多条必需途径竞争限制。作者改造基因组缩减的铜绿假单胞菌（Pseudomonas putida）SEM11，通过增强乙酰辅酶A羧化并限制 malonyl-CoA 消耗来提高胞内水平。研究以特定组合敲除糖...
Pb(II)-inducible proviolacein biosynthesis enables a dual-color biosensor toward environmental lead.
随着合成生物学发展，全细胞生物传感器可用于环境水中毒性重金属的选择性、灵敏检测，但多数依赖肉眼不可见的荧光或生物发光信号。本研究利用肺炎克雷伯菌 pbr 操纵子可被生物可利用 Pb(II) 选择性诱导的特性，将前紫罗兰色素（proviolacein, PV）生物合成基因簇 vioABDE 转录融合至 pbr Pb(II) 响应元件下...
Development of Nanobody-Displayed Whole-Cell Biosensors for the Colorimetric Detection of SARS-CoV-2.
准确有效检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）对防控传染病和保障人类健康至关重要。本文开发了一种纳米抗体展示全细胞生物传感器，用于比色检测SARS-CoV-2刺突蛋白。通过基因工程改造酿酒酵母表面，展示来源于羊驼的单域抗体（纳米抗体），使其具有高捕获效率，从而实现SARS-CoV-2的浓缩与纯化。金纳米颗粒（AuN...
Regulatory transcription factor (CooA)-driven carbon monoxide partial pressure sensing whole-cell biosensor.
本研究设计并构建了一种基于 CO 感应转录因子 CooA 的全细胞生物传感器，用于检测一氧化碳（CO）的存在与数量。该传感器利用 CooA 作为 CO 感应转录调控因子，在结合 CO 后激活一氧化碳脱氢酶（CODH）相关启动子，并触发 GUS 报告蛋白（β-葡萄糖醛酸酶）的表达。GUS 由 CO 诱导的 CooA 结合启动子 Pco...
Engineering Saccharomyces cerevisiae-based biosensors for copper detection.
重金属如 Cu(II) 对环境有害，亟需发展低成本检测方法。本研究开发了一种低噪声、信号输出改善的酿酒酵母生物传感器，用于潜在现场铜离子检测。通过引入二级遗传层控制酿酒酵母中的半乳糖诱导（GAL）系统，构建了铜感知线路：将 Gal4 激活蛋白置于铜诱导启动子 CUP1 控制下，将 Gal80 阻遏蛋白置于铜抑制启动子 CTR1 控制...
Detection of environmental pollutant cadmium in water using a visual bacterial biosensor.
水与土壤中的镉（Cd）污染是重要环境问题，农作物可吸收并累积生物可利用 Cd，因此需要持续监测环境 Cd 水平以降低人体暴露风险。视觉色素因无需复杂仪器而具有开发低设备生物传感器的潜力。本研究利用代谢工程菌生产对有毒 Cd(II) 响应的蓝紫色色素紫罗兰色素（violacein）。该双吲哚色素稳定性高，可在 578 nm 波长处定量...
Development of Colorimetric Whole-Cell Biosensor for Detection of Heavy Metals in Environment for Public Health.
重金属可致人类多种胎儿疾病，工厂废水中的重金属可污染饮用水、鱼类和农作物。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子吸收光谱（AAS）常用于分析重金属含量，但需要前处理且昂贵复杂。为克服这些限制，作者开发了三种基于大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器的金属传感材料。菌株经工程化改造，分别携带含 copA、zntA 和 mer ...
Colorimetric and Electrochemical Dual-Signal Method for Water Toxicity Detection Based on
本文首次提出一种基于大肠杆菌（E. coli）与对苯醌（BQ）快速显色反应的比色-电化学双信号水毒性检测方法。该方法以活体大肠杆菌作为生物催化剂，以对苯醌作为脂溶性电子介体。水样中的毒性物质会抑制大肠杆菌呼吸链和代谢活性，使其还原 BQ 生成对苯二酚（HQ）的能力下降；HQ 与剩余 BQ 结合生成深棕色醌氢醌（HYD），毒性越强颜色...
Whole-cell paper strip biosensors to semi-quantify tetracycline antibiotics in environmental matrices.
本研究开发了一种新型、低成本、可携带的纸片生物传感器，用于检测四环素类抗生素。该传感器以携带四环素介导调控基因的大肠杆菌/pMTLacZ 作为识别元件，以 β-半乳糖苷酶作为报告蛋白，并将其固定于廉价且便携的 Whatman 滤纸上制成纸片传感器。检测过程中采用 EDTA 和多粘菌素 B 作为增敏剂，以提高复杂基质中检测的准确性。该...
Colorimetric and Electrochemical Detection of Escherichia coli and Antibiotic Resistance Based on a p-Benzoquinone-Mediated Bioassay.
病原菌尤其是其抗生素耐药性的简便经济鉴定对人类健康与安全至关重要。大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的存在被视为水体污染指标，并与人类健康密切相关。本文受细菌表面生物催化启发，开发了一种简单、低成本的比色与电化学生物检测方法，可同时分析大肠杆菌的存在及其相对抗生素耐药水平。该方法以对苯醌（p-benzoq...
Reprogramming Probiotic Lactobacillus reuteri as a Biosensor for Staphylococcus aureus Derived AIP-I Detection.
金黄色葡萄球菌感染可致肺炎、尿路感染，严重时引发脓毒症，已被列为严重公共卫生威胁；现有快速、低成本检测方法昂贵且耗时。本文报道将益生菌罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）重编程为检测金黄色葡萄球菌来源自诱导肽-I（AIP-I）的全细胞生物传感器。AIP-I 是葡萄球菌致病过程中产生的群体感应分子。作者将金黄色葡...
Precise control of lycopene production to enable a fast-responding, minimal-equipment biosensor.
色素代谢物有望用于面向低资源地区的生物传感器，因为其输出可肉眼判读而无需仪器。然而，当不需要色素时完全抑制其生产十分困难，因为少量酶即可催化生成大量可见色素。红色色素番茄红素位于多色素类胡萝卜素通路中，可能特别有用，但常用诱导型启动子系统无法抑制番茄红素生产。本文设计了一种系统，可在无诱导剂时完全抑制番茄红素生产，并在诱导后2小时内...
New biosensor for detection of copper ions in water based on immobilized genetically modified yeast cells.
水体中重金属污染对水生、陆生生物及人类健康构成潜在风险，铜离子可来自工业排放及铜质管道腐蚀。本文报道一种基于固定化遗传改造酵母细胞的新铜离子生物传感器。该传感器将特定改造的酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 菌株包埋于藻酸盐微珠中，菌株基因组中 ADE2 被删除，ADE5,7 基因由铜诱导的 CUP1 启动子...
A recombinant Escherichia coli biosensor for detecting polycyclic aromatic hydrocarbons in gas and aqueous phases.
多环芳烃（PAHs）是石油加工和含碳燃料燃烧产生的常见有机污染物，部分具有致癌、致突变和致畸作用。现有色谱法精确但复杂昂贵，且 PAHs 疏水易挥发，现场监测困难。本文构建了一种重组大肠杆菌全细胞生物传感器，用于通过颜色变化检测气相和水相中的 PAHs。作者将编码萘降解调控蛋白 NahR 的 nahR 基因及其启动子 Pr、Psal...
Evaluation of a new high-throughput method for identifying quorum quenching bacteria.
群体感应（QS）是细菌依赖种群密度同步生物膜形成、生物发光和毒力因子分泌等社会行为的机制。酶促干扰 QS 的群体淬灭（QQ）被视为有前景的抗毒力策略。为高效鉴定 QQ 细菌，作者基于生物传感器农杆菌 A. tumefaciens A136 建立了一种简单、灵敏且高通量的方法。该方法通过对 β-半乳糖苷酶活性进行细胞密度归一化，消除因...
Immobilization of microbial cells on inner epidermis of onion bulb scale for biosensor application.
洋葱鳞茎内表皮被用作固定微生物细胞的天然支撑材料，以构建生物传感器。作者分离并鉴定出一种能水解甲基对硫磷（methyl parathion）生成显色产物对硝基酚（p-nitrophenol, PNP）的鞘氨单胞菌 Sphingomonas sp. JK1。PNP 可通过电化学或比色方法检测。将 Sphingomonas sp. 全细...
A pH-based biosensor for detection of arsenic in drinking water.
全球估计超过1亿人受砷污染地下水影响，孟加拉国和西孟加拉国是最严重地区之一。现场砷检测需要一种简单、廉价、准确且可抛弃的设备。作者此前报道了一种以pH变化为输出的新型砷生物传感器，可通过pH指示剂的颜色变化进行视觉检测。本文提出改进的试验配方，使样品在静态过夜孵育条件下即可敏感、准确地检测低于10 ppb的砷酸盐。此外，作者描述了一...
Paper strip whole cell biosensors: a portable test for the semiquantitative detection of bacterial quorum signaling molecules.
本文报道了一种新型、低成本、便携的滤纸条全细胞生物传感器，用于半定量检测细菌群体感应信号分子 N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）。AHLs 是革兰氏阴性菌用于细胞间通讯、按群体密度调控生物膜形成和毒力因子表达等基因的关键信号分子。作者首先构建了基于 AHL 介导的群体感应调控系统的全细胞传感体系，以 LasR 蛋白作为识别/调控元件，...