克拉霉素（clarithromycin, CLA）是天然大环内酯红霉素（erythromycin, ErA）的改进半合成类似物。C6羟基上引入甲基使分子酸稳定性提高，成为临床有用抗生素。本文表明，生物传感器蛋白 MphR 的效应物特异性可通过进化被改造为选择性识别 CLA，从而在活细胞内报告该分子的生成。此外，进化变体的晶体结构揭示...
转录因子（TFs）是调控基因表达的关键蛋白，其水平异常与多种疾病密切相关。本文开发了一种基于CRISPR/Cas12a的荧光生物传感器，用于在核酸外切酶保护实验辅助下定量检测转录因子水平。作者设计了一种双链DNA激活剂，其中嵌入TFs结合域，并包含可激活Cas12a的PAM及crRNA可识别序列。当TFs与激活剂结合时，蛋白-DNA...
转录因子通过结合基因组DNA的特定区域调控基因活性，其选择性依赖于特异性与非特异性相互作用的精细平衡，但二者难以同时定量。本文利用反射幻影界面（Reflective Phantom Interface, RPI）——一种基于光学反射率的无标记生物传感器——研究酿酒酵母基因调控因子Gal4的N端结构域与含或不含有其共识序列的双链DNA...
全细胞生物传感器可用于监测公共卫生与生态系统中的重金属毒性，但其开发长期受灵敏度与特异性之间内在权衡的限制。本文通过重新编程大肠杆菌的金属转运系统，构建了一种对致癌镉离子具有高灵敏度、高特异性和高响应能力的生物传感器。作者遗传改造大肠杆菌，使其富集胞内镉离子并减少干扰金属物种；随后从 GenBank 数据库筛选16个镉感应转录因子，...
2019新型冠状病毒（2019-nCoV）具有强传染性，已在全球范围内暴发并严重威胁人类健康与防疫体系，其可在机体内引发一系列显著应激反应，进而诱发细胞因子风暴。转录因子（TFs）作为关键的DNA结合蛋白，在调控细胞因子风暴中发挥核心作用，因此在人冠状病毒相关环境中检测转录因子，对2019-nCoV的诊断、治疗及抗病毒药物研发具有重...
转录因子（TFs）是决定细胞命运的关键蛋白，已被认为是疾病诊断和治疗的重要标志物。本文报道了一种基于CRISPR/Cas12a系统的高灵敏转录因子生物传感器。该传感器基于Cas12a-crRNA与TFs对一种称为激活剂的双链DNA（dsDNA）的竞争性结合。无TF时，激活剂可被Cas12a-crRNA识别并引发Cas12a的DNas...
烷烃类生物燃料因性质接近石油基交通燃料而具有商业生产价值，但通过工程微生物高效生产烷烃仍具挑战。代谢工程常结合进化工程与高通量筛选工具，包括代谢物生物传感器，以识别高产细胞。将酿酒酵母工程化生产烷烃可借助烷烃响应生物传感器，其可能来源于已知烷烃同化酵母解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）的天然烷烃感应系统。该系统至...
十二烷基硫酸钠（SDS）广泛用于家庭、农业和工业，其废水排放对水生生物和饮用水安全构成威胁，因此需要高效、特异且简便的环境监测方法。本研究利用铜绿假单胞菌 PAO1 中 sdsA1 基因的 SDS 响应启动子及其激活蛋白 sdsB1，与绿色荧光蛋白（GFP）报告基因构建新型全细胞荧光生物传感器。当 SDS 存在时，sdsB1 与 S...
近期，变构转录因子（TF）被鉴定为体外传感中一类新型生物识别元件：通过指示TF与其对应DNA之间结合亲和力的差异，可表现出对分析物的剂量依赖性响应。本文报道了一种模块化微球生物传感器设计，可应用于TF-DNA-分析物体系。DNA功能化微球可实现高效混合与空间分离；标记有TF的半导体量子点（QD）则作为明亮荧光指示剂，分别指示TF-D...
将生物传感器固定于功能材料中是实现器件开发与可穿戴技术转化的关键。本文报道并评估了一种固定化的量子点–转录因子–核酸复合物，用于孕酮检测，作为器件集成的初步步骤。该传感器由多组氨酸标签转录因子、量子点和荧光标记同源DNA组成，并嵌入水凝胶固定基质中。水凝胶光学透明、柔软且柔韧，可截留量子点–转录因子–DNA组装体，同时允许被测物孕酮...
他汀是广泛使用的降胆固醇药物，其个体疗效差异可能与人类HMG-CoA还原酶（hHMGR）变异有关。本文报道了两种大肠杆菌全细胞生物传感器的设计与构建。第一种为他汀疗效检测传感器，由混合甲羟戊酸（MVA）通路模块和HMG-CoA传感模块组成：截短人源hHMGR（thHMGR）作为MVA通路关键酶，枯草芽孢杆菌FapR（BsFapR）作...
基于转录因子（TF）的代谢物响应型生物传感器是筛选工程酶和动态调控生物合成途径的重要工具，但 TF 结合位点插入常影响启动子活性，且最优 TF 表达水平难以预测。本研究以枯草芽孢杆菌中 N-乙酰神经氨酸（NeuAc）生物传感器为案例，建立分步构建策略。首先筛选 12 个不同强度启动子构建第一启动子库；随后将大肠杆菌 NanR 结合序...
天然产物在微生物细胞工厂中的低产率和低滴度是生物合成中的常见瓶颈。设计遗传生物传感器以监测和调控目标天然产物的合成，是解决该问题的重要策略。本综述系统评价了微生物天然产物生物合成中遗传生物传感器设计的最新进展，重点讨论了遗传部件选择策略与构建原则，包括转录因子（TF）和核糖开关作为传感装置、报告基因或通路基因作为转导装置，以及启动子...
本文综述了转录因子（TF）在微生物代谢工程与有机酸生物生产中的识别、工程化及应用。TF 可识别特定 DNA 序列并响应胞内外小分子、信号和刺激，是构建遗传编码生物传感器的关键元件，用于监测有机酸生产中原本“不可见”的胞内代谢物浓度。TF 型生物传感器可将代谢物浓度转化为荧光等可检测信号，并与流式细胞分选（FACS）等高通量筛选技术结...
近期无细胞合成生物学进展推动了体外分子诊断的发展，使其成为全细胞生物传感器的有效替代。然而，用于检测农药等人工有机水污染物的无细胞传感器仍较少，部分原因是可直接检测此类污染物的已表征天然生物传感器有限。本文提出一种无细胞检测关键水污染物莠草津（atrazine）的平台，将已表征的氰尿酸（cyanuric acid, CYA）生物传感...
本文报道了一种用于酵母全细胞生物传感器报告启动子的高分辨率扫描策略。作者以酿酒酵母为宿主，构建 VanO、BenO 和 PcaO 操作子在不同位置相对转录起始位点排列的启动子文库，分别由 pTEF1 或 pCYC1 启动子骨架承载，并驱动绿色荧光蛋白（GFP）报告基因表达。通过引入转录因子 VanR、BenM 和 PcaQ，研究香草...
本文报道了一种用于 D-psicose（D-阿洛酮糖，D-allulose）生物合成的基于生物传感器的酶工程筛选策略。D-psicose 是一种天然含量低、非毒性、具有甜味且可能有助于对抗肥胖和 2 型糖尿病的稀有糖。作者以 Clostridium cellulolyticum 来源的 D-psicose 3-差向异构酶（DPEas...
微生物细胞工厂可持续生产化学品、燃料和药物，但高通量检测产物合成仍费时费力，因为产物合成常无明确表型，传统分析难以快速评价菌株。遗传编码生物传感器可感知代谢物并将检测与执行器偶联，实现单细胞水平快速检测小分子，是高通量分析的有前景工具。本文综述酿酒酵母中生物传感器设计与工程化进展及其在代谢工程中的应用，介绍转录因子型、RNA型和酶耦...
启动子工程是代谢工程与合成生物学中的关键技术，也是调控遗传电路和多基因生物合成通路的核心元件。本文综述了微生物启动子工程的最新进展。首先讨论了内源启动子在微生物中过表达关键酶、提高目标代谢物产量中的应用；随后介绍了通过定点突变研究核苷酸交换对启动子强度影响的方法，包括易错PCR和饱和突变等策略。文章进一步阐述了围绕核心启动子区和上游...
木质素是植物细胞壁中结构复杂的芳香聚合物，早期在木质纤维素生物燃料生产中常被视为抑制发酵菌的副产物而需去除；但作为芳香化合物来源，其生物产品潜力巨大，复杂结构限制了利用。本文综述细菌在木质素降解与高值化中的作用，包括可降解木质素的土壤细菌及其酶（DyP 型过氧化物酶、漆酶/多铜氧化酶等），能同时溶解释放木质素与碳水化合物的厌氧纤维素...