活性氧（ROS）在细胞信号、免疫和凋亡中具有重要作用，但过量ROS若未被内源性抗氧化系统清除，会造成细胞损伤和疾病。环境压力因素也可导致ROS过量产生，引发氧化应激（OS）及组织毒性。本研究旨在建立一种不受组织特异性基因调控限制的稳定转基因斑马鱼系，使其能够在全生物体水平实时读出不同组织在暴露于多种OS诱导环境污染物和条件后的OS状...
微生物生物合成已被广泛用于利用可再生原料生产大宗化学品。本研究将代谢物生物传感器整合到理性设计的大肠杆菌（E. coli）共培养体系中，以葡萄糖为碳源实现酚（phenol）的高效生物合成。具体地，首先构建两组 E. coli–E. coli 共培养，分别承载经 4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoate, 4HB）和酪氨酸（...
合成生物学中，筛选大型遗传编码文库以获得目标化学物生产表型是重要瓶颈。转录因子生物传感器可用于高通量筛选工程微生物中的最优遗传设计。本研究表征了假单胞菌 Pseudomonas putida 中两个戊二酸感应转录因子 CsiR 和 GcdR。作者分析了 csiR 同源基因的基因组背景，并生物信息预测其 DNA 结合位点；纯化后的 C...
乳酸存在D(−)-和L(+)-两种立体异构体，二者均为可降解塑料聚乳酸的重要单体。本研究在荧光假单胞菌A506中鉴定并部分表征了一种新型D-乳酸诱导系统，并将其开发为生物传感器。D-乳酸分解代谢操纵子lldP-dld-II受反向转录的D-lldR基因负调控，D-lldR编码GntR型转录调控蛋白；加入D-乳酸后阻遏被解除。该解除作用...
抗生素耐药性的研究多集中于突变和耐药基因获得等可遗传机制，而对可诱导、不可遗传的耐药关注较少。多重耐药外排泵是重要的耐药决定因子，其表达受严格调控，过表达可导致获得性耐药。本研究构建了基于 luxCDABE 的铜绿假单胞菌 PAO1 生物传感器菌株，使 mexCD-oprJ 和 mexAB-oprM 启动子分别控制生物发光报告基因，...
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...
缺血性白质损伤在年龄相关认知下降、血管性痴呆和阿尔茨海默病中日益受到重视，但缺血性轴突损伤对皮层神经元的影响仍不清楚。作者采用小鼠亚皮层白质缺血损伤模型，结合逆行神经示踪、磁激活细胞分选与流式细胞分选，捕获第5层皮层神经元并进行 RNA 测序。结果显示，卒中损伤的深层皮层神经元显著上调微管亲和性调控激酶 Mark4。卒中诱导的 Ma...
实时在线毒性预警对保障供水安全具有重要意义。本研究首次构建发光细菌费氏弧菌（Vibrio fischeri）生物膜，在生物电化学系统（BES）传感器中同时输出电学与光学实时响应，用于 Cu(II) 毒性冲击预警。与生物阴极相比，生物阳极更适合作为敏感元件。在 1、3、6 mg/L Cu(II) 三种浓度下，传感器均产生电学警报；但光...
传统水处理系统虽可去除废水中多种物质，但难以去除许多具有生态和健康风险的化学分子。碳纳米管（CNTs）因可吸附多种物质而具有应用潜力，但负载有毒物质的CNTs可能形成毒性更强的纳米复合材料。本研究以斑马鱼胚胎作为生物传感器，考察由活性炭（AC）与亲水性碳纳米管（CNTs）复合得到的混合微/纳米结构碳材料（HMNC）对含盐酸氟西汀（F...
基于微生物细胞的全细胞生物传感器通常依赖应激响应操纵子，用于监测环境污染物。与传统仪器分析相比，生物传感器更便捷、成本更低，但可检测目标受限于有限的遗传操纵子系统。本研究提出一种新策略，通过工程化增强绿色荧光蛋白（eGFP）克服该限制。已知 split-eGFP 的两个片段可重新结合形成天然荧光结构，因此作者在 eGFP 的 β-链...
基于报告基因技术的细胞检测在生物传感中应用广泛，可提供目标分析物的生物利用度和细胞毒性信息，但基因转录与翻译导致检测时间较长是其主要缺点。本文报道了两种稳定表达人雌激素受体α和β的酵母生物传感器，并采用NanoLuc作为报告蛋白，以升级广泛使用的酵母雌激素筛选（YES）检测。同时，作者开发了基于嵌合绿色发光荧光素酶PLG2的活力对照...
为优化微生物宿主以大规模生产高价值代谢物，常需对宿主基因组进行多轮突变与改造。本文报道了一种基于流式细胞分选（FACS）富集 L-DOPA 酶联生物传感器的三轮筛选策略，用于提高酿酒酵母中 L-DOPA 产量。该方法仅构建一次带条形码的体外转座子介导基因破坏文库，并通过同源重组将同一文库整合到每轮更新后的背景菌株中，从而避免每轮重新...
动物饲料中残留有毒污染物会进入人类食物链，因此需要快速、灵敏的筛查方法。本研究评估大肠杆菌外膜通道蛋白 TolC 的表达能否作为饲料中污染物的生物标志物。TolC 是多种 ATP 依赖外排泵的共同组分，可在化学应激下上调。作者比较了 RecA 基因失活的大肠杆菌 DH5α 与野生型 BL21(DE3) 对脱氧胆酸(DCA)、顺铂(C...
在水生态系统中，实时水质生物监测已成为利用活体生物作为生物传感器监测毒性事件的有效技术。本研究开发并测试了一种基于硫氧化细菌（SOB）的在线水质监测系统，用于实时监测自然溪流中的水质变化。该系统由三个 SOB 反应器组成，其中一台为连续流模式，两台为半连续流模式。在相对未污染的自然溪流中连续运行超过6个月后，系统未检测到毒性。当向进...
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...
针对目标代谢物的生物传感器可为代谢工程提供高通量筛选工具，但已充分表征的代谢物感知模块往往缺乏，限制了稳健生物传感器的快速开发。本研究提出转录组辅助代谢物感知（TAMES）策略，通过比较目标代谢物产生株与非产生株的选择性转录组分析，并结合定量逆转录 PCR（RT-qPCR）验证，筛选响应目标代谢物的感知模块。将该策略应用于 3-脱氢...
本研究采用淀粉-海藻酸钠交联固定法制备了SD大鼠味蕾组织生物传感器，并以辣椒素作为TRPV1有害离子通道激活剂，研究六种物质对辣椒素的拮抗动力学。结果表明，capsazepine、AMG517、loureirin B和tetrahydropalmatine均为辣椒素的竞争性变构调节配体，而aconitine和anandamide为兼...
闪蝶翅膀具有周期性纳米脊结构，可产生结构色和光子带隙。本文报道了一种由心肌细胞驱动的可视化生物传感器：将工程化心肌细胞组装在 Morpho Menelaus 蝴蝶翅膀上，翅膀表面的平行纳米脊可引导心肌细胞定向排列，并帮助其恢复自主搏动和良好收缩性能。心肌细胞收缩与舒张时，弹性翅膀发生同步周期性变形，使结构色和光子带隙发生同步偏移，从...
Corin（心房利钠肽转化酶，EC 3.4.21）是表达于心肌细胞的跨膜丝氨酸蛋白酶，通过切割并激活前心房利钠肽（pro-ANP）生成有生物活性的 ANP，发挥心脏保护作用。作者此前建立了稳定表达 ANP 受体、cGMP 依赖性阳离子通道和钙敏感发光蛋白 aequorin 的 ANP 报告细胞系，用于实时检测 cGMP。本文报道了用...
细胞分裂素（CKs）在植物发育中作用明确，近年也被发现参与部分细菌和真菌植物病原的致病过程，因此快速鉴定能产生 CKs 的病原菌具有重要意义。本研究利用苹果树 CHASE 组氨酸激酶受体 MdCHK2 对 CKs 的感知特性，构建了基于 sln1Δ 酿酒酵母表达 MdCHK2 的酵母生物传感器。该传感器无需对生物样品进行提取或纯化，...