本研究设计一种新型遗传电路，模拟铜绿假单胞菌 CadA/CadR 操纵子介导的重金属稳态机制，将天然操纵子中的 DNA 元件重新组合，并与增强型绿色荧光蛋白 eGFP 报告基因偶联，构建基础 NOT 型逻辑门 CadA/CadR-eGFP，以响应 Cd2+、Zn2+ 和 Pb2+。将化学合成的 CadA/CadR-eGFP 基因电路...
本文提出一种可扩展的计算方法，用于在益生菌大肠杆菌 Nissle 1917（EcN）中设计稳健的顺序逻辑遗传电路。工程益生菌可作为胃肠道无创诊断工具，但活细胞需在离开肠道后仍能报告曾检测到的生物标志物或信号，因此遗传电路必须具备遗传编码记忆。此前含记忆的顺序逻辑电路已在模式大肠杆菌中建立，但其在非模式、临床相关菌株中的元件性能变化尚...
短链脂肪酸（SCFA）如丙酸和丁酸是肠道菌群产生的关键代谢物，其浓度改变与炎症性肠病（IBD）等疾病相关。本研究构建了可感知 SCFA 浓度的遗传电路，用于开发能表达响应蛋白（超折叠绿色荧光蛋白，sfGFP）的生物传感器，其表达量与 SCFA 浓度呈反比。作者利用丙酸响应启动子 PprpB 和丁酸响应启动子 PpchA，通过 NOT...
合成生物电路被广泛用于控制微生物细胞功能，天然和合成核糖开关是合成生物学中有吸引力的传感模块。然而，核糖开关电路的fold-change调节困难，通常需要深入理解其机制并筛选突变库，因此需要新的分子部件和简便调节策略。本研究提出基于toehold switch的调节器策略，将核糖开关与转录抑制因子组成的混合输入元件，与从头设计的RN...
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）...
由于纳米材料潜在毒性，其生物相容性评价备受关注，但传统生物相容性检测难以快速给出毒性报告。我们开发了一种基于全细胞的生物传感器，用于追踪纳米材料生物相容性，旨在为降低毒性水平的纳米材料工程化提供快速反馈。利用合成生物学方法，我们对四种热休克反应（HSR）蛋白的启动子进行了工程化改造。初始设计中，将报告基因克隆至所选启动子下游。初步结...
遗传电路由输入、逻辑和输出部件组成，复杂电路的构建需要大量可调遗传部件。然而，输入部件多样性有限且调谐复杂，限制了遗传电路的可扩展性。本文开发了一种RNA-蛋白质杂合输入部件，将核糖开关与正交转录抑制子组合。该杂合输入能够响应核糖开关识别的输入信号并调控输出转录，同时由于转录抑制子的表达实现信号反转。通过改变启动子强度，可方便地调节...
重组DNA技术已用于开发多种全细胞生物传感器，以检测包括重金属离子在内的环境污染物。全细胞生物传感器具有培养简便、成本低、可多重检测且无需特殊分析技术等优点。在合成生物学时代，前沿DNA测序和基因合成技术加速了细胞基传感器的发展。本文综述全细胞重金属生物传感器的当前技术进展，包括合成生物学元件（生物部件）、传感与报告模块、遗传电路和...