在大肠杆菌中，D-木酮酸盐分解代谢途径基因位于两个不同操纵子 yagEFG 和 yjhIHG，分别位于两个隐蔽噬菌体基因组中，并受两个转录因子调控：XynR 作为 yagEFG 的阻遏蛋白，YjhI 作为 yjhIHG 的激活蛋白。尽管已知 D-木酮酸盐可诱导这两个操纵子，但真正诱导物尚未明确。作者基于 xynR 和 yjhI 构建...
海洋大型藻类，尤其是其复杂多糖，是尚未充分利用的可再生单糖及构建单元来源。利用海洋微生物酶促降解可有效获取这些组分，例如绿藻 Ulva 的贮藏多糖 ulvan 富含 L-鼠李糖和 D-葡萄糖醛酸。由于目前仍缺乏分析复杂多糖酶解的高通量方法，本文报道了一种基于转录因子的遗传编码生物传感器，利用大肠杆菌原生的 PrhaBAD 启动子特异...
随着对快速鉴定能降解环境相关有机化合物细菌的需求增加，需要可扩展且选择性高的分析工具。Cupriavidus necator 能代谢多种羟基苯甲酸，包括 2-羟基苯甲酸（水杨酸，2-HBA）、4-羟基苯甲酸（4-HBA）和 3-羟基苯甲酸（3-HBA），并通过单加氧反应生成 2,5-二羟基苯甲酸（2,5-dHBA）和 3,4-二羟基...
多能细胞通过接收外部信号、做出命运决定并执行分化功能而特化为多种细胞类型，这一范式类似计算机算法。尽管生物传感器设计进展使细胞能响应多种刺激，但维持细胞经历合成记忆并据此指导行为的能力仍难以实现。本文开发了一种基于重组酶逐步基因表达程序（STEPs）模拟“for-loop”计数到三的细胞记忆驱动行为系统。STEPs 被基因组整合到人...
在鼠李糖脂等表面活性剂生物制造中，过度泡沫是构建高性能生物过程的重要障碍。本研究利用严格好氧菌 Pseudomonas putida KT2440 对微需氧条件的固有耐受性，通过非靶向蛋白质组学鉴定其在低氧条件下可诱导的同源启动子，并用荧光法在生物传感器菌株中表征。蛋白质组分析显示低氧导致呼吸链重塑和应激相关蛋白调控。在三个候选启动...
转录因子（TF）生物传感器是代谢工程中的有力工具，但适用于多种生物生产目标的 TF 生物传感器仍然有限。本研究对来自鼠伤寒沙门氏菌的 1,2-丙二醇（1,2-PD）响应转录激活因子 PocR 进行异源表征与工程化，以扩充现有生物传感器工具箱。在大肠杆菌中，PocR 的操作范围和动态范围显著受限，主要归因于缺乏 1,2-PD 诱导剂时...
乙烯和环氧乙烷在化工、医疗灭菌及果蔬成熟调控中应用广泛，亟需更灵敏的传感系统。本研究解析了分枝杆菌NBB4中乙烯代谢调控系统，将调控基因etnR1、etnR2及其同源启动子Petn与荧光报告基因fuGFP组装到分枝杆菌穿梭载体pUS301-EtnR12P中，构建全细胞生物传感器。Mycobacterium smegmatis mc2...
异戊二烯是重要的平台化合物，可由工程微生物生产，但产量通常较低。传统气相色谱法检测异戊二烯费时且昂贵，而生物传感器可用于实时、高通量地筛选和监测产物合成。AraC-pBAD 诱导系统已被广泛用于小分子生物传感器开发。前期研究发现，当培养基中同时存在阿拉伯糖时，较高浓度异戊二烯可轻微诱导 AraC-pBAD 系统。本研究据此设计并构建...
重编程细胞行为是合成生物学的重要目标。原核变构转录因子（aTF）可被改造为将小分子信号转化为细胞响应的通用工具，因此扩展其识别新诱导剂的能力具有重要意义。本文首先在大肠杆菌中利用谷氨酸棒杆菌 TetR 家族阻遏蛋白 RolR 建立了间苯二酚响应的 aTF 生物传感器。随后，作者沿 RolR 的适应度景观进行迭代定向进化，获得可识别儿...
在多种细胞保护机制中，真核细胞依赖 Nrf2 转录因子介导的复杂转录程序，通常在氧化应激等生物胁迫下被激活。近年来，Nrf2 作为主调控因子在癌症、炎症性疾病和年龄相关神经退行性疾病等领域的重要性日益凸显。本文报道并表征了一种新型 Nrf2/ARE 通路生物传感器转基因斑马鱼系。该品系在早期发育阶段呈现动态的时空表达谱，对已知 Nr...
蓝细菌在利用水氧化电子可持续生产分子氢（H2）方面备受关注，但受限于产氢酶与初级代谢竞争电子、通常被分子氧（O2）抑制，以及若干未知限制，需要无偏筛选和系统工程方法提高产氢量。本研究将 Cupriavidus necator 的调节性 [NiFe]-氢化酶（RH）引入蓝细菌模式菌株 Synechocystis sp. PCC 680...
报告基因是合成生物学和细胞生物传感器中的重要工具。本研究评估了日本鳗（Anguilla japonica）来源的胆红素依赖性荧光蛋白 UnaG 在活大肠杆菌（Escherichia coli）细胞中响应外膜（OM）完整性破坏的性能。作者利用大肠杆菌野生型菌株 MC4100、同基因外膜缺陷突变株 NR698 以及多种外膜活性化合物，考...
乙酰丙酸（levulinic acid, LA）是可用于生产燃料添加剂、香料、聚合物等的高价值平台化学品。本研究提出利用木质素和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单体构建 LA 生物合成路径，并开发了一种响应 LA 的遗传编码生物传感器。该传感器采用 Pseudomonas putida KT2440 的 LvaR 转录调控因子作为识别...
微量元素在生物组织中含量极低，部分无生物学功能，但摄入超过风险水平时具有毒性。自然和人为活动使微量元素进入环境，造成土壤、水体和食品污染。微生物介导的甲基化、去甲基化等过程参与微量元素生物地球化学循环，微量元素也会改变微生物群落结构，进而影响生物转化和生物沉淀等过程。因此，理解微生物及其功能基因在微量元素循环中的作用，对开发生物修复...
人雌激素受体已在酿酒酵母中作为嵌合转录因子组分使用约三十年，其配体β-雌二醇可控制融合蛋白入核并驱动靶基因表达。本文优化了一种β-雌二醇传感装置，使人类雌激素受体激素结合域（HBD(hER)）分别与细菌LexA DNA结合域及强激活域VP64或弱激活域B42融合，系统评估其检测范围与最大输出信号。作者通过工程化嵌合激活子和报告蛋白表...
缺氧诱导因子-1（HIF-1）是由 HIF-1α 和 HIF-1β 组成的异源二聚体转录因子，可促进肿瘤低氧适应、血管生成、糖代谢、增殖和转移，是重要的抗肿瘤药物靶点。本研究优化了抑制型转录激活酵母双杂交（RTA YTH）系统，将其发展为一种通用的酵母药物发现平台，并以 HIF-1 为靶标进行验证。作者构建了基于 EGFP 荧光的报...
酵母是最简单的单细胞真核生物，安全、易培养，并保留几乎所有高等真核生物（包括人类）的基本细胞过程，因此被广泛用作疾病模型和生物传感平台。本文综述酵母在生物传感中的应用，重点总结其作为全细胞生物传感器对多种刺激的响应机制。酵母具有遗传保守、基因组易于改造、分析方法可及等特点，并能在线粒体缺陷条件下存活，因而适合构建灵活的全细胞传感系统...
内分泌干扰物（EDCs）可模拟或干扰激素功能。雌激素类内分泌干扰物（eEDCs）干扰内源性雌激素信号通路，动物与人类流行病学研究提示胚胎/早期暴露与神经功能障碍存在因果关联，但其分子和细胞机制仍不清楚。转基因（TG）斑马鱼模型作为新途径方法（NAMs），有助于识别 EDCs 的作用模式（MoAs）及其对组织发育和功能的影响。雌激素生...
细菌通过产生和响应种间信号分子调控群体密度依赖的基因表达。除种内通讯外，自诱导物-2（AI-2）还可在革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之间介导种间通讯，因而备受关注。AI-2 的分析与定量对于理解细菌行为及致病性随群体密度变化至关重要。然而，现有 AI-2 定量生物测定方法较为复杂，检测范围较窄，且易受培养基等样品中痕量组分干扰。为简化并...
乙酸积累表明过程因微生物组成紊乱而失衡。因此，监测乙酸浓度是控制沼气过程的重要参数。本文报道并验证了一种基于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的荧光全细胞生物传感器，用于检测乙酸。乙酸可诱导一组基因转录。作者将这些基因的5′调控序列（5′ URS）克隆至多拷贝质粒，以驱动红色荧光报告基因表达。编码细胞壁相关...