Biosensor-based enzyme engineering approach applied to psicose biosynthesis.
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...
Biosensors design in yeast and applications in metabolic engineering.
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...
Promoter engineering strategies for the overproduction of valuable metabolites in microbes.
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...
Bacterial Valorization of Lignin: Strains, Enzymes, Conversion Pathways, Biosensors, and Perspectives.
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...
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...
Equipment-free and visualized biosensor for transcription factor rapid assay based on dopamine-functionalized cellulose paper.
本文报道了一种基于多巴胺功能化纤维素纸的免仪器、可视化生物传感器，用于转录因子（TF）的快速检测。该传感器以纤维素纸为基底，通过滴涂多巴胺（DA）构建信号响应层，并借助外切核酸酶III（Exo III）辅助循环放大策略实现信号增强。检测时，目标转录因子NF-κB p50与P1-P2双链DNA中的特异性序列结合，保护P2的3′端免受E...
Design and Characterization of Biosensors for the Screening of Modular Assembled Naringenin Biosynthetic Library in
在重组宿主中组装和优化植物天然产物合成途径时，鉴定可获得最佳生产滴度的基因直系同源物是常见挑战。本文报道了在酿酒酵母中模块化组装柚皮素合成途径，并利用优化的柚皮素诱导型原核转录激活因子作为生物传感器进行高通量筛选。作者通过 Golden Gate 组合克隆将柚皮素合成基因与不同强度启动子组合，构建了覆盖约972种组合的酿酒酵母菌株库...
Programming cascaded recycling amplifications for highly sensitive and label-free electrochemical sensing of transcription factors in tumor cells.
转录因子（TFs）的监测对于理解基因转录调控至关重要。本文通过编程核酸序列和级联循环放大策略，开发了一种高灵敏、无标记的电化学生物传感器，用于检测肿瘤细胞提取物中的转录因子。目标核因子κB p50（NF-κB p50）与双链 DNA 探针结合后，可保护探针不被外切酶 III（Exo III）消化，从而启动三个级联循环反应，在传感电极...
Expanding the Dynamic Range of a Transcription Factor-Based Biosensor in
代谢物生物传感器是高通量筛选和代谢通路动态调控的重要工具，其动态范围决定输出信号与背景噪声的区分能力。本研究以枯草芽孢杆菌 fapO/FapR 系统为例，在酿酒酵母中扩大基于转录因子生物传感器的最大动态范围。作者改造了五个天然启动子，包括组成型启动子和葡萄糖调控型启动子，并系统评估核心启动子中不同 fapO 结合位点位置对表达水平的...
Optimizing Cell-Free Biosensors to Monitor Enzymatic Production.
无细胞系统是代谢工程和合成生物学中快速、高通量原型化生物部件的有前景平台。其主要限制之一是转录阻遏蛋白的抑制倍数较低，因此主要依赖阻遏蛋白的原核生物传感器开发受到限制。本研究展示如何在无细胞系统中优化此类生物传感器，包括采用含转录因子（TF）质粒的细胞制备 TF 掺杂裂解液、在加入报告 DNA 前对 TF 质粒进行预孵育，以及通过补...
Development of a Genetically Encoded Biosensor for Detection of Polyketide Synthase Extender Units in Escherichia coli.
聚酮骨架由基于丙二酰辅酶A（malonyl-CoA, mCoA）及其C2位取代衍生物的延伸单元组装而成。基于转录因子的mCoA生物传感器已成为检测mCoA、动态调控其合成并指导高通量代谢工程的重要工具，但针对mCoA衍生物的传感器尚未报道，严重限制了聚酮延伸单元合成途径的工程化。本文对FapR生物传感器进行重新设计与优化，使其无需外...
C1 Compound Biosensors: Design, Functional Study, and Applications.
微生物对一碳（C1）气体的同化是合成高价值化学品的潜在途径，但 C1 代谢关键酶缺乏高效分析工具，限制了高通量进化研究。为此，作者构建了单细胞水平的遗传生物传感器系统，将转录因子（TF）与若干 C1 转化酶组合，使目标化合物经酶促反应转化为 TF 配体，从而扩展遗传传感系统的检测范围。研究建立了三种遗传酶筛选系统（GESSs）：FA...
Custom-made transcriptional biosensors for metabolic engineering.
转录生物传感器可用于代谢途径的筛选、选择或动态调控，因此是加速代谢工程与可持续化学原型构建的关键使能技术。近期进展使异源转录因子得以常规使用，嵌合蛋白设计等新策略使工程师能够利用代谢物结合蛋白资源。然而，扩展生物传感器检测范围只是第一步，计算模型有助于微调传感器性能以实现定制化行为。此外，代谢工程将从无细胞表达系统进展中受益，既可用...