Dissolved organic matter controls of arsenic bioavailability to bacteria.
灌溉和饮用水中的砷对全球人类健康构成威胁。溶解性有机质（DOM）是普遍存在且具光反应性的砷吸附剂，既能抑制也能增强砷的迁移。微生物可通过被认为发生在细胞内的氧化还原过程控制矿物结合砷的释放，但 DOM 对微生物砷生物可利用性的作用虽常被提及，却缺乏实验检验。本研究使用全细胞生物传感器，检验 DOM 对 As(III) 和 As(V)...
Development of a Biosensor for Detection of Benzoic Acid Derivatives in
4-羟基苯甲酸（pHBA）是生产粘康酸和液晶聚合物的重要工业前体，目前主要依赖石化路线。为降低对化石燃料的依赖并提高可持续性，微生物工程是替代传统化学合成的有前景策略，但菌株筛选仍是代谢工程中的瓶颈。本文在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中构建了一种名为 sBAD 的合成转录因子生物传感器，其由红假单胞菌...
Robust Characterization of Two Distinct Glutarate Sensing Transcription Factors of
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...
Analysis of Fucosylated Human Milk Trisaccharides in Biotechnological Context Using Genetically Encoded Biosensors.
人乳寡糖（HMOs）是人乳中具有重要婴儿健康益处的复杂碳水化合物，但其生物合成优化受限于单糖和糖苷键检测通量低。传统色谱/质谱方法通量通常仅为每天数百样品且难以自动化。本文报道一种遗传编码细菌全细胞生物传感器，通过异源表达岩藻糖苷酶实现岩藻糖基化 HMO 结构 2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）和 3-岩藻糖基乳糖（3-FL）的高通量...
Development of a Metabolite Sensor for High-Throughput Detection of Aldehydes in
本文报道了一种基于荧光的代谢物传感器，用于在大肠杆菌内检测多种具有生物技术价值的醛类。YqhC 是一种转录调控因子，在醛类存在时可上调 yqhD-dkgA 操纵子。作者利用该特性构建了双模块生物传感器：感知模块组成性表达 yqhC，报告模块则在 yqhD 启动子控制下表达 syfp2 荧光报告基因。通过对感知模块和报告模块的 5'-...
Linkage-Specific Detection and Metabolism of Human Milk Oligosaccharides in Escherichia coli.
人乳低聚糖（HMOs）是重要的益生元复杂碳水化合物，对新生儿肠道微生物群具有多种益处。然而，其生物合成优化受限于单糖组成和糖苷键分析通量较低。为实现 HMO 结构的高通量筛选，作者构建了基于大肠杆菌的全细胞生物传感器，通过异源表达具有高度糖苷键特异性的糖苷酶，将目标 HMO 水解并释放乳糖核心，进而激活 lac 操纵子并驱动绿色荧光...
Building a minimal and generalizable model of transcription factor-based biosensors: Showcasing flavonoids.
合成生物学工具的发展使活细胞电路设计可用于代谢工程中的通路变体筛选。基于转录因子的生物传感器在筛选中表现良好，但传感器与被测分子之间的定量关系仍需理性理解。本文开发了一种基于转录调控子的松果菊素（pinocembrin）新型生物传感器。已知响应柚皮素（naringenin）的 FdeR 转录因子与红色荧光蛋白（RFP）报告系统组合，...
Antiquorum sensing, antibiofilm formation and cytotoxicity activity of commonly used medicinal plants by inhabitants of Borabu sub-county, Nyamira County, Kenya.
细菌群体感应（QS）依赖自诱导剂（AIs）调控毒力因子、生物膜形成和发光等表型，因此抑制QS被视为控制细菌毒力的新策略。本研究筛选了肯尼亚西南部Borabu地区居民常用25种药用植物的50%乙醇提取物，利用转化大肠杆菌Top 10群体感应报告菌株进行抗QS活性检测。该生物传感器在pTetR启动子下组成表达LuxR，外源添加3-氧代-...
Developing a Genetically Encoded, Cross-Species Biosensor for Detecting Ammonium and Regulating Biosynthesis of Cyanophycin.
氮状态响应是所有生物生存与代谢调控的核心过程。细菌虽演化出多种复杂的氮调控系统，但天然系统往往高度依赖原宿主，转移至其他物种后常无法正常响应，且其灵敏度与动态范围固定，限制了在合成生物学中的通用性。本文利用乳杆菌 Lactococcus lactis 的 GlnRA 系统，构建了一种遗传编码、跨物种的铵离子生物传感器。该传感器由 G...
A microbial sensor for organophosphate hydrolysis exploiting an engineered specificity switch in a transcription factor.
全细胞生物传感器利用转录因子（TF）可灵敏、选择性地检测特殊化学品或人为分子，但需要更多可用的 TF。本研究基于同源建模和配体对接识别结合口袋，并通过保守突变工程化 Acinetobacter 转录因子 PobR，使其能够识别对硝基酚（pNP），并通过 PobR 启动子驱动的荧光蛋白报告基因测量响应。在约 10^7 个 PobR 变...
Synthetic biosensors for precise gene control and real-time monitoring of metabolites.
诱导型转录调控因子的表征与标准化使基因表达能够被精确、可调地控制，但已充分表征的调控系统数量有限，制约了工程生物系统的复杂性。本研究建立了一套表征流程，对响应丙烯酸盐、葡萄糖二酸、红霉素和柚皮素的四种遗传编码生物传感器进行系统评价，考察诱导剂浓度与蛋白表达的关系、诱导程度对表达动力学的影响，以及单细胞激活行为与群体测量之间的关系。结...
A sensitive whole-cell biosensor for the simultaneous detection of a broad-spectrum of toxic heavy metal ions.
细菌生物传感器是检测环境中生物可利用重金属的简单、低成本且高效工具。本文报道了一种新型全细胞荧光生物传感装置的设计、构建与校准，可同时高灵敏地报告水样中毒性汞、铅、镉和/或金离子的存在。该装置以工程化大肠杆菌为底盘，染色体中引入 golT–GolSS77C 操纵子，并携带 pPB-GFP 报告质粒。GolSS77C 为 MerR 家...
Use of bioreporters and deletion mutants reveals ionic silver and ROS to be equally important in silver nanotoxicity.
本研究结合微生物学与地球化学方法，探讨银纳米颗粒（AgNp）抗菌机制，以评估纳米毒性。将 AgNp 悬浮于不同氯离子浓度的培养基中，结果显示溶解银离子水平较低，提示纳米颗粒表面银离子溶出并非唯一毒性机制。作者构建了响应银离子的大肠杆菌生物报告菌株，并测试缺乏特定保护系统的突变株对 AgNp 的敏感性。缺乏银离子外排系统和氧化应激抵抗...
Integrating and amplifying signal from riboswitch biosensors.
生物传感器具有内置能量供应和固有识别机制，若合理利用可能超越传统传感器。然而，现有生物传感器存在配体检测范围窄、信号输出较低以及难以整合多路信号等限制。信号整合可提高传感器特异性，并允许同时检测多种配体组合，从而指示环境或发育过程；信号放大则可提高检测灵敏度和检测范围。核糖开关有望扩大可检测配体的多样性，而合成生物学的发展为基于正交...
Digital switching in a biosensor circuit via programmable timing of gene availability.
瞬时递送基因回路是合成生物学许多潜在应用的前提，但递送后主导系统行为的非稳态过程给稳健部署带来重大挑战。本文表明，位点特异性重组酶可通过对多基因回路中基因可用性的可编程时序控制，纠正不良效应。作者以内源 microRNA（miRNA）比例型传感器为例，通过使抑制元件与其靶输出基因的表达去同步化，显著降低了传感器基态泄漏。新传感器动态...
High-throughput biosensor discriminates between different algal H2 -photoproducing strains.
多种微藻和蓝细菌可通过光合途径将水氧化与质子还原偶联，产生分子氢，从而利用阳光和水生成可再生能源。然而，光合产氢通常是暂时性的，如何提高并延长其持续时间对商业化应用具有重要意义。本文报道了一种培养皿版本的高通量检测方法，用于检测藻类的光合产氢能力。该检测体系由一层含氢感应红杆菌（Rhodobacter capsulatus）的琼脂覆...
E. coli-quantum dot bioconjugates as whole-cell fluorescent reporters for probing cellular damage.
本研究开发了一种量子点（QD）偶联的大肠杆菌（E. coli）全细胞生物传感器，即 E. coli–QD 生物偶联物，作为探测细胞损伤的新型分子工具。该生物偶联物保持存活，并在 585 nm 处呈现荧光发射。扫描电子显微镜（SEM）分析表明，QD 被固定在大肠杆菌细胞表面，共聚焦显微镜进一步可视化了细胞表面 QD 的荧光。E. co...