Mining Genetically Encoded Biosensors from Filamentous Fungi.
遗传编码生物传感器能在活细胞中实时监测并精确调控，是前沿传感工具。然而，面向新分析物的真核遗传编码生物传感器开发受限于信号-受体对不足。将细菌生物传感器转入真核细胞以扩展检测空间已取得显著成功，但由于真核与原核基因表达系统差异显著，优化细菌来源传感器具有挑战性。成功案例表明，直接从真核系统开发正交信号-受体对可能是可行方案。丝状真菌...
The genetically encoded biosensor FEOX is a molecular gauge for cellular iron environment dynamics at single cell resolution.
铁感知在地球上生命中具有进化保守性，哺乳动物细胞通过类似细菌和海洋无脊椎动物的机制感知细胞内铁。铁调节蛋白（IRP）在缺铁条件下作为RNA结合蛋白反映细胞铁状态，但目前缺乏可在发育时间轴和单细胞分辨率下定量可利用细胞内铁状态的遗传编码工具。为理解支持或限制IRP活性状态的细胞环境，作者报道了一种比率型遗传编码生物传感器FEOX。FE...
Genetically encoded biosensors for the circular plastics bioeconomy.
当前塑料生产和消费路线因对气候变化和污染的影响而不可持续，需要对整个价值链进行改革。生物技术可通过可再生原料生产塑料单体，并促进塑料生命周期结束后的回收或升级利用。生物序列与设计空间复杂，需要高通量分析方法以支持合成生物学“设计—构建—测试—学习”（DBTL）迭代优化。此外，遗传调控工具可协调生物技术需求与所选生产宿主的生理限制。遗...
Genetically Encoded, Noise-Tolerant, Auxin Biosensors in Yeast.
生长素是调控植物、细菌、真菌和动物生长、代谢与行为的重要信号分子，其中吲哚-3-乙酸（IAA）是最主要的天然生长素，也影响微生物定殖植物或动物的能力。理解真菌中生长素的合成与信号传导，有助于调控从农业土壤到人体肠道的跨界关系和微生物组。然而，真菌中尚缺乏具有高时空分辨率的生长素测量工具。本研究报道了一套用于模式酵母酿酒酵母（Sacc...
Genetically Encoded Microtubule Binders for Single-Cell Interrogation of Cytoskeleton Dynamics and Protein Activity.
微管（MT）动态受微管相关蛋白（MAPs）和微管蛋白翻译后修饰（PTMs）精细调控。本文报道了两种遗传编码的寡聚化微管结合蛋白 OligoMT 与 OligoTIP，用于活细胞内实时可视化和操控微管行为。OligoMT 由 p73 寡聚化结构域（OD）与 CLIP170 微管结合结构域（MTBD）融合而成，可作为可靠标记物标记微管骨...
A hybrid RNA-protein biosensor for high-throughput screening of adenosylcobalamin biosynthesis.
遗传编码回路已成功用于从大型突变库中评估和表征具有理想性状的靶标变体。腺苷钴胺素（AdoCbl）是多种胞内生理反应必需的辅酶，广泛应用于医药和食品工业。能够检测 AdoCbl 产量并筛选优良合成菌株的高通量筛选技术，对构建工业化微生物细胞工厂至关重要。本研究开发了一种 RNA–蛋白混合生物传感器：输入部分为内源 RNA 核糖开关，特...
Non-invasive single cell aptasensing in live cells and animals.
本文报道了一种遗传编码适配体生物传感器平台，用于在细胞和动物中非侵入性测量药物分布。该平台将适配体分子识别的高特异性与荧光蛋白易于检测的特性相结合，构建了六种编码适配体传感器，展示了平台的通用性。这些传感器对各自目标药物相对于相关类似物表现出高灵敏度和高特异性，并可在单个活细胞中呈现剂量依赖性响应，直至达到饱和的药物摄取水平。作者将...
Synthetic Homoserine Lactone Sensors for Gram-Positive
细菌细胞间通信的通用生化信号有助于在多样细菌群落中编程动态响应。经典群体感应范式认为，革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌通常分别通过高丝氨酸内酯（HSL）或寡肽分子信号引发群体响应。本文利用别构 LuxR 型调节因子（RpaR、LuxR、RhlR 和 CinR）与合成启动子，为革兰氏阳性枯草芽孢杆菌 168 构建了合成 HSL 传感器。启动...
State-of-the-art in engineering small molecule biosensors and their applications in metabolic engineering.
基因编码生物传感器对于增强分子如何调控生物系统的理解至关重要。小分子生物传感器尤其有助于理解化学物质与生物过程之间的相互作用，并通过提高筛选通量、消除传统化学分析所需的样品制备而加速代谢工程。此外，它们在细胞内分析物测量中提供显著更高的空间和时间分辨率。本综述讨论了代谢工程中生物传感器及基于生物传感器的控制系统——生物传感器控制器—...
Advances in ligand-specific biosensing for structurally similar molecules.
生物系统的特异性使研究者能够在复杂医学或环境样品中开发针对特定代谢物、毒素和污染物的生物传感器，而不受结构类似化合物的干扰。过去二十年，合成生物学策略被广泛用于创造具有新功能的蛋白质或核酸。除增强生物催化活性、扩大底物范围以及提高酶的立体选择性和稳定性外，增强遗传编码生物传感器的分子特异性已成为重要研究方向。本文综述了高特异性生物传...
A guide to ERK dynamics, part 1: mechanisms and models.
细胞外调节蛋白激酶（ERK）长期被视为驱动细胞生长、增殖、死亡等关键过程的核心通路。现代生物传感器研究揭示，ERK 活性的时间模式具有高度可变性和细胞间异质性，且这些动态差异会调节细胞命运。本综述第一部分系统讨论 ERK 通路动态活性的当前认识，包括如何调控细胞决定，以及细胞命运如何进一步影响组织调控与病理。文章首先回顾光遗传学和活...
Genetically Encoded Biosensor Engineering for Application in Directed Evolution.
尽管理性遗传工程已成为微生物菌种改良的主流策略，但在许多情况下，基于定向进化构建突变库仍是更优选择。因此，对高性能突变体进行精准、高效筛选的需求推动了基于生物传感器的高通量筛选策略发展。遗传编码生物传感器可将期望表型与荧光、生长速率等可检测信号耦联，为高通量筛选提供强大工具。本文综述了多类生物传感器工程化进展及其在定向进化中的应用，...
10.1021/acsomega.3c01741
遗传编码生物传感器系统可在活细胞中运行，是检测与定量多种小分子的通用、廉价且可转移工具。本综述介绍了当前最先进的生物传感器设计与组装，包括转录因子、核糖开关和酶偶联装置、高度工程化荧光探针以及新兴双组分系统。文章重点强调通过生物信息学辅助策略解决导致生物传感器在体内无法达到性能标准的情境问题。优化后的生物传感回路可用于高灵敏度监测分...
A Genetically Encoded Biosensor for the Detection of Levulinic Acid.
乙酰丙酸（levulinic acid, LA）是可用于生产燃料添加剂、香料、聚合物等的高价值平台化学品。本研究提出利用木质素和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单体构建 LA 生物合成路径，并开发了一种响应 LA 的遗传编码生物传感器。该传感器采用 Pseudomonas putida KT2440 的 LvaR 转录调控因子作为识别...
Nitric Oxide Sensing by a Blue Fluorescent Protein.
半胱氨酸残基的 S-亚硝基化是多种蛋白质动态翻译后调控和氧化还原调节的重要机制。许多荧光蛋白（FP）含有半胱氨酸，GFP 衍生荧光蛋白中两个高度保守的 Cys 残基为发色团自催化形成提供有利微环境。尽管荧光蛋白 25 年来一直是细胞生物学工具，但一氧化氮（NO）对其荧光性质的影响此前未被研究。本文考察蓝色发射荧光蛋白 mTagBFP...
Resource for FRET-Based Biosensor Optimization.
自首个基于荧光共振能量转移（FRET）的钙指示剂Cameleon问世以来，多种遗传编码生物传感器（GEB）被用于在活细胞中时空分辨地监测离子浓度、细胞状态和酶活性等生理参数。FRET依赖供体与受体荧光蛋白间光谱重叠和非辐射能量转移，当传感域与目标分子相互作用引起构象变化时，供体-受体距离改变，从而改变FRET效率。现有GEB优化常需...
Transgenic mice encoding modern imaging probes: Properties and applications.
现代生物学日益依赖光学技术，包括细胞过程的可视化与纵向监测。当前主要限制是缺乏能在体内自然环境中追踪分子和细胞的动物模型。由于组织完整性以及转基因表达在整个生命周期中的高稳定性，编码荧光蛋白和生物传感器的转基因小鼠成为正常与病理状态下体内研究的独特工具。本文综述将探针表达靶向特定组织、细胞亚型或细胞区室的策略，并描述表达荧光蛋白的转...
Mining and design of biosensors for engineering microbial cell factory.
提高目标产物产量是构建和优化微生物细胞工厂的核心目标。赋予菌株基于生物传感器的智能，是解决代谢流不平衡、毒性中间体积累等工程问题的重要途径。近年来，通过理性设计、定向进化或机器学习，针对代谢物和环境信号的遗传编码生物传感器快速发展。除作为高通量筛选中的快速检测方法外，生物传感器越来越多地应用于菌株定向进化和代谢途径动态调控。本文综述...
Resistance to H
遗传编码氧化还原活性化合物生物传感器的发展推动了细胞内氧化还原活性研究新方法。此前作者利用遗传编码生物传感器 HyPer 定量测量活细胞内过氧化氢（H2O2）浓度。本研究改进该方法，用于比较不同表型人细胞在 H2O2 诱导外源氧化应激下胞外与胞质 H2O2 浓度梯度，从而评估抗氧化系统强度。实验使用稳定表达胞质 HyPer 的癌细胞...
Modular tuning engineering and versatile applications of genetically encoded biosensors.
遗传编码生物传感器可识别并响应胞内和胞外刺激，如代谢物浓度、氧气、光或 pH 变化，并通过基因回路控制报告基因表达，将其转换为荧光、颜色或细胞存活等易检测输出信号。它们在代谢控制、高通量筛选、微生物细胞工厂在线监测、生物医学、食品安全和环境监测中具有潜在应用，且可在原位使用、对目标生物过程干扰小。本文综述了当前遗传编码生物传感器的功...