食品基质中的植酸、淀粉和蛋白质可螯合或吸附重金属，使其难以被生物传感器准确检测。本研究提出一种生物消化策略，通过生物信息学筛选获得大肠杆菌植酸酶基因 appA、大肠杆菌 α-淀粉酶基因 amyA 和米曲霉蛋白酶基因 AO090120000474，并将其整合到基于 MerR-RFP 的全细胞生物传感器中，使工程菌在检测汞离子 Hg2+...
褪黑素是具有多种生物功能的分子，在食品中作为促健康生物活性成分具有重要价值，酵母产生褪黑素的能力已在近十年得到充分证明。然而，由于酵母代谢产生的褪黑素浓度通常很低，其定量分析面临成本高昂的技术挑战。本研究针对这些分析难题，优化了一种基于G蛋白偶联受体（GPCR）的酵母生物传感器，用于褪黑素的检测与定量。通过策略性遗传修饰，显著提高了...
本研究通过融合妥布霉素适配体与曼氏血吸虫锤头核酶（HHR），构建了妥布霉素浓度依赖型全细胞微生物传感器（tob-HHAz）。该传感器将各模块整合为一条完整 RNA 序列，可易于导入大肠杆菌，且不易受严苛外界环境影响。通过体内高通量筛选鉴定出三个独立的妥布霉素敏感 RNA 结构，并在体外验证其发生预期自切割反应。利用 RNA 二级结构...
毕赤酵母（Komagataella phaffii）因高分泌能力广泛用于异源蛋白生产，但高产工程菌株筛选仍是限制步骤。尽管已有分子工具箱用于构建设计和基因整合，转化子克隆变异高，常发生多拷贝和随机整合，因此需对数百个转化子进行功能筛选。常规筛选多基于深孔板培养，并对诱导后样品进行免疫印迹或酶活测定，且每种蛋白常需定制检测。本文开发通...
锑（Sb）是一种新兴环境污染物，其现场形态分析对准确评价生物可利用性和毒性至关重要。针对三价锑（Sb(III)）全细胞生物传感器（WCB）因缺乏特异性识别元件而难以构建的问题，本研究利用Sb(III)特异性转录调控因子antR及其同源启动子Pant，构建了新型Sb(III)特异性WCB。为抑制Pant启动子泄漏，作者在Sb(III)...
高通量细胞分选是合成生物学、临床研究和药物发现等领域的重要技术。流式细胞术虽可实现超高通量分选，但主要依赖细胞大小和表面标记，难以分析单细胞分泌产物。液滴微流控分选可为单细胞提供独立微环境，但针对多种分析物建立高通量分选方法仍具挑战。本研究开发基于葡萄糖胺（GlcN）检测的高通量液滴分选系统，用于定向进化二乙酰壳二糖脱乙酰酶（Dac...
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和邻苯二甲酸酯（PAEs）被广泛用作塑料和增塑剂。近年来，PET 和 PAEs 的酶促降解受到关注，但缺乏有效检测其主要水解产物邻苯二甲酸（PA）和对苯二甲酸（TPA）的筛选方法，限制了相关降解酶的定向进化。本研究通过定向进化来自 Pseudomonas putida 的混杂转录因子 XylS，获得两个...
由于镉污染普遍且危害严重，建立高效、低成本的镉监测技术具有重要意义。本研究首先利用不同检测元件、报告元件和宿主的组合，设计了30种镉全细胞生物传感器（WCB）。经预筛选，以铜绿假单胞菌KT2440为宿主、由镉响应转录因子CadR和红色荧光蛋白mCherry构成的KT-5-R表现最佳，被选作进一步分析和工程改造对象。为提高灵敏度，作者...
临床需要简单、定量的工具检测黑尿病患者体内的尿黑酸。本研究报道了一种基于绿色荧光蛋白表达的全细胞生物传感器，用于检测尿黑酸并辅助诊断黑尿病。该传感系统利用从铜绿假单胞菌基因组中分离的 hmgA 启动子序列，构建 phmgA::GFP 转录融合模块。为提高灵敏度，作者将该传感模块转入多个在苯丙氨酸和酪氨酸经尿黑酸代谢步骤中受损的转座子...
蚊子依靠嗅觉定位宿主并吸血，驱避剂通过干扰气味识别的生化级联发挥作用，是控制蚊媒疾病传播的高效、低成本手段。然而，传统驱避剂发现依赖嗅觉仪等行为学实验，速度慢、通量低且易出错。为此，作者构建了一种原型全细胞生物传感器，用于快速、准确检测可改变蚊子行为的化合物，尤其是驱避剂。作为概念验证，他们通过遗传工程使毕赤酵母 Pichia pa...
细胞基检测是病毒功能表征在基础与应用研究中的关键手段。为克服病毒标记策略的局限并评估关键病毒酶，作者设计并表征了多种细胞基开关型 split GFP 荧光传感器，用于报告病毒蛋白酶活性与病毒感染。这些传感器的核心是通过蛋白结构畸变实现有效且可逆的荧光关闭态：采用单重畸变（GFP11 嵌入 eglin c 或 Npu DnaE spl...
细胞色素P450还原酶（CPR）从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）获取电子，并将其转移至活性细胞色素P450（CYP）位点，从而提供具有功能的CYP。本研究对一株酵母进行遗传工程改造，删除其内源CPR基因。在该CPR缺失（yRD−）酵母株中表达的人源CYP无活性。作者进一步考察促凋亡蛋白Bax能否替代CPR的缺失：Bax通过产...
2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）是农业中广泛使用的除草剂，现有检测方法通常需要多步样品前处理并依赖昂贵仪器。全细胞生物传感器因操作简便、成本低，成为环境污染物现场筛查的潜在工具。本研究以能降解 2,4-D 的 Bradyrhizobium sp. HW13 为基因来源，构建基于 cadA 启动子和 cadR 转录调节子的遗传工程 ...
2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）是人乳低聚糖中主要的岩藻糖基化成分，具有益生元、抗病原、抗炎和降低神经退行性疾病风险等健康益处。本研究开发了一种用于检测 2′-FL 的全细胞荧光生物传感器。通过组成型表达 α-L-岩藻糖苷酶，工程化大肠杆菌可将 2′-FL 催化裂解为 L-岩藻糖和乳糖；采用 lacZ 缺失但保留 lacY 的 E....
基于遗传电路的生物传感器已成为合成生物学中筛选新型生物催化剂和代谢途径的有效分析工具。σ54 依赖性转录因子（TF）相较于多数管家型 σ70 转录因子具有本底沉默特性，可作为此类生物传感器的有价值元件。本文表明，σ54 依赖性 TF 的独特性质可用于调控宿主细胞状态，使其更适合高通量筛选。作者利用鸟苷（五）四磷酸（(p)ppGpp）...
近年来，生物炼制对高价值化学品合成提出更高要求，内酰胺是尼龙工业中产量达百万吨级的重要大宗化学品。为筛选高产内酰胺生产菌株，亟需高通量内酰胺传感策略。本文报道一种稳健的活体内酰胺生物传感器，其由水凝胶微球封装工程化内酰胺响应大肠杆菌微菌落构成。该微球可通过液滴微流控技术便捷制造，制造速率最高可达每小时1000万个。传感器能够以剂量依...
全球生活污水年产量约310 km3，污水中因生活用水使用而含有重要有机负荷。该有机负荷通常采用标准方法，即五日生化需氧量（BOD5，ISO 5815）进行表征，以反映可生物降解有机负荷。然而，BOD5测定协议非常耗时，需要5天，并且由于环境接种体的变化，约20%的结果可能出现变异。为弥补这些限制，本文提出一种创新概念，依赖于严格筛选...
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...
汞污染是全球性环境与健康威胁，亟需简单、灵敏、快速的痕量汞检测方法。本文报道了一类基于群体感应正反馈回路的高灵敏全细胞汞生物传感器。作者将来自费氏弧菌的 luxI-luxR 型群体感应系统与来自 Cupriavidus metallidurans CH34 的汞特异性 merR 操纵子整合到大肠杆菌中，构建 QS1、QS2、QS3 ...
本文报道了一种用于包埋和固定功能报告细菌的机械稳健杂交水凝胶策略，以微阵列和微颗粒格式检测铜绿假单胞菌分泌的N-酰基高丝氨酸内酯自诱导剂（3OC12HSL）。该水凝胶由1,4-双(苯丙氨酸二甘醇)苯（PDB）低分子量凝胶剂经溶剂转换自组装形成纳米纤维网络，并与海藻酸钠在Ca2+离子交联下构成互穿网络。两种组装机制互不干扰，使水凝胶弹...