在菌株工程的“设计—构建—测试”循环中，快速产物检测与筛选策略仍是关键瓶颈，并限制整体通量。本文系统总结了多种将目标化学物浓度转换为易于测量的吸光度、发光和荧光信号的高通量检测模式。具体涵盖蛋白基生物传感器（包括转录因子、荧光蛋白和G蛋白偶联受体）、核酸基生物传感器（RNA核糖开关、RNA菠菜和DNA适配体）、偶联酶反应、生物正交化...
紧密且可调的基因表达控制是合成生物学构建可预测基因线路和实现理想表型的重要目标。阐明启动子的序列-功能关系对转录水平操纵基因表达尤为关键，尤其适用于依赖转录调控因子的诱导系统。本文采用大规模并行 sort-seq 方法，结合流式细胞分选（FACS）与高通量测序，对大肠杆菌甲醛诱导启动子 Pfrm 进行单核苷酸分辨率分析。将突变甲醛诱...
成功进化代谢物生产微生物需要在短时间内获得所需性状的高通量筛选方法。本研究开发了一种转录因子驱动装置，将代谢物响应元件与选择模块相结合。该装置能够特异性感知胞内 L-苯丙氨酸（L-Phe），并将该信号转化为可观察表型。应用该装置，通过从核糖核苷酸结合位点（RBS）库和随机突变库中筛选高产表型，成功提高了 L-Phe 产量。此外，鉴定...
内酰胺是用于制造尼龙等聚酰胺的重要大宗化学品，其中 ε-己内酯年产量达数百万吨。为提升内酰胺的生物合成效率，需要高通量、可筛选的内酰胺传感方法。作者提出一种受小分子药物发现启发的化学信息学策略，即向可代谢化学品生成类似物（AGTC），用于寻找天然转录因子-启动子对。通过 DataWarrior 的 SkelSpheres 描述符生成...
近年来，基于转录因子的生物传感器为工程菌生产菌株的构建提供了新机遇，但合成调控回路的设计依赖于选择合适的转录因子—启动子对，将效应物分子浓度转换为可测量输出。本文提出一种高效筛选启动子库的策略，用于生物传感器设计。作者将包含约2000个不同大肠杆菌启动子—GFPmut2融合的大肠杆菌Alon库菌株混合，通过荧光激活细胞分选（FACS...
本文报道了一种无标记、无酶的超灵敏转录因子荧光生物传感器，用于检测核因子κB p50（NF-κB p50）。该传感器以富含AT的双链DNA模板铜纳米颗粒（AT-rich ds DNA/Cu NPs）作为荧光指示剂，以发夹DNA级联反应（HDCA）作为信号放大器。体系中，含NF-κB p50特异性结合序列的双链DNA与单链触发DNA（...
在可持续生物经济中，许多大宗化学品和高价值化合物（包括药物）将由微生物细胞工厂利用可再生原料生产。通过构建多样化基因组库并筛选所需表型，可高效生成这些细胞工厂。然而，现有微生物基因组多样化方法远超筛选和选择最优性能变体的能力。遗传编码生物传感器能够响应小分子结合，并易于与高通量分析结合，有望弥补这一差距。本文综述了生物传感器开发的最...
环境中的芳香污染物因其持久性和毒性对人类健康构成严重威胁。本文报道了一组基于绿色荧光蛋白报告基因和芳香响应转录调控因子（NahR、XylS、HbpR 和 DmpR）构建的芳香化合物生物传感器的设计与全面表征。通过精细调节检测元件与报告基因之间的遗传连接，实现了远高于既往报道的诱导倍数。对每种生物传感器的剂量-响应关系、动态范围及芳香...
本文利用石英晶体微天平（QCM）生物传感器技术研究转录因子视黄酸X受体α（RXRα）DNA结合域（DBD）与固定化特异性（DR1）和非特异性（DR1neg）DNA寡双链的相互作用。作者提出以电纳谱最小值对应的频率 fBmin 作为测量参数，证明其与传感器表面吸附质量成正比，且不受吸附层粘弹性变化及缓冲液介电/粘度干扰的影响，从而比传...
近年来，生物传感器在工业和科学领域快速发展。最近，一种基于交替激光激发的单分子检测方法被建立，用于定量检测转录因子。转录因子能特异性识别并结合 DNA，在基因表达调控中发挥重要作用。作者将该检测格式应用于全内反射荧光显微镜，利用固定化单分子 DNA 生物传感器检测转录因子。该方法通过双色 DNA 生物传感器两个结合位点半位点的共定位...
代谢工程不断拓展微生物生产小分子的目标范围，但多数小分子难以直接筛选，且其合成通常不提高宿主适应性，使菌株改良长期受限。本文提出一种基于转录因子生物传感器筛选或选择改良小分子合成的通用策略。作者将四环素抗性基因置于小分子诱导启动子下游，使宿主在四环素压力下的抗性与生长率同培养基中小分子浓度或细胞内小分子生产表型相耦合。利用来自 Ps...
转录因子（TF）通过结合DNA并诱导其弯曲调控基因表达，但现有方法难以在单分子水平快速检测活性TF。本文报道一种基于单分子DNA弯曲的FRET蛋白生物传感器。该传感器由一条含三个A5 kink和CAP结合位点的双链DNA构成，两端分别标记FRET供体Cy3B和受体ATTO647N。无CAP时，A5 kink使DNA末端距离接近För...
转录因子表达水平可灵敏反映细胞发育与疾病状态，但传统检测通常需要大量细胞且步骤繁琐。本文报道一种基于电化学结构切换平台的简单定量检测方法，用于在复杂介质中检测目标转录因子。该传感器采用电极固定的亚甲基蓝修饰 DNA 探针，可在非结合与结合两种构象间快速平衡；无目标时非结合构象占优，信号较低；目标 TATA 结合蛋白（TBP）结合后，...
代谢工程用于高价值小分子过量生产，依赖定向进化提高产量。多数目标小分子无色且难以直接筛选。本文综述高通量比色、荧光和生长偶联筛选技术的发展，实现无色小分子检测。首先概述标准定向进化流程中文库构建、转化和筛选的通量限制，并基于小分子检测通量和灵敏度建立筛选与选择阶梯。随后深入分析已证明的小分子检测筛选与选择方法，重点介绍体内生物传感器...
c-Jun 是高度致癌转录因子，参与多种癌症发生。本研究从噬菌体展示的 Affibody 非免疫球蛋白支架蛋白文库中筛选结合 c-Jun 的亲和配体。在大肠杆菌中重组表达 c-Jun 同源二聚体，并通过 ELISA 验证其特异性结合含 c-Jun 应答元件的双链 DNA 发夹，不结合对照序列。经五轮噬菌体筛选，ZcJun518 在 ...