合成生物学与代谢工程使微生物细胞工厂能够生产燃料、化学品和药物，但代谢物浓度相关表型的测量与精确控制仍是瓶颈。遗传编码小分子生物传感器可将代谢物浓度与可测量或可执行输出相耦合，是解决该瓶颈的重要工具。本文综述了代谢工程中小分子生物传感器的设计、优化与应用，重点讨论转录因子（TF）型传感器的优化策略。围绕中心法则，遗传编码小分子传感器...
工程细胞疗法是一种有前景的新兴生物医学技术。广泛采用该策略需要新方法实现复杂功能程序，例如以定义方式感知并响应环境。为此，我们研究了自包含受体与信号转导系统（MESA）能否被多路复用，以评估胞外线索，并阐明此类工程组件整合的原则。我们首先开发了一组可由两个转录因子激活的 AND 门混合启动子，随后将其与两个 MESA 受体及不同配体...
代谢物生物传感器是精准工程化代谢的核心工具，但其可调性仍缺乏系统理解。本文研究遗传修饰如何塑造基于代谢物响应转录因子的生物传感器的剂量响应曲线。作者以大肠杆菌 lac 系统为模型，构建了一系列具有不同 LacI 结合 operator 位点的 lacUV5 启动子库，并测量其对 IPTG 的稳态 RFP 荧光响应。结果表明，oper...
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...