定量评估细胞氧化应激需同步测定胞内氧化还原态与胞外呼吸活性，但集成传感方法有限。本文报道一种双荧光传感平台，将基因编码氧化还原生物传感器 roGFP2-Tsa2ΔCR 与嵌入微孔板的光学溶解氧传感器结合，用于工业酵母中胞内活性氧（ROS）和耗氧速率（OCR）的并行、非侵入定量。该传感器在酿酒酵母和产脂耶氏酵母中稳定表达，可在群体、单...
电聚合硫堇作为氧化还原活性聚合物，用于构建测定生化需氧量（BOD）的双介体微生物生物传感器。通过循环伏安法和电化学阻抗谱研究导电体系的电化学特性。结果表明，基于聚硫堇（poly(thionine)）、单壁碳纳米管（SWCNT）和中性红（NR）的体系与酵母 Blastobotrys adeninivorans 的相互作用速率最高（ki...
酿酒酵母是研究人类 G 蛋白偶联受体（GPCR）的有力工具，因其可被耦合到酵母交配信号通路。然而，包括 μ 阿片受体在内的部分受体在酵母中缺乏功能，原因可能是酵母膜中主要存在麦角固醇而非胆固醇。本研究通过基因工程使酿酒酵母产生胆固醇，并引入多种 μ、δ 和 κ 阿片受体，构建了高敏感性的阿片生物传感器，能够重现激动剂结合谱和拮抗剂抑...
未折叠蛋白反应（UPR）是真核细胞应对内质网（ER）应激的高度保守反应，通常由未折叠蛋白积累触发。除与癌症等疾病相关外，UPR 诱导对真核细胞工厂的重组蛋白生产有显著影响，包括工业酵母酿酒酵母。能在单细胞水平准确检测和测量 ER 应激，有助于快速优化蛋白生产条件并实现高通量菌株筛选。现有监测酿酒酵母 UPR 的方法常与培养阶段在时间...
出芽酵母中的 cAMP-PKA 信号级联调控细胞对变化环境的适应。作者开发了 yEPAC，一种基于 FRET 的酵母 cAMP 生物传感器，并结合同步流式细胞术，在突然营养转换过程中对单细胞水平的动态 cAMP 变化进行高通量定量。研究发现，特征性 cAMP 峰能够区分不同碳源转换，并在单细胞间较为均一，尤其向葡萄糖转换时最为明显。...
在酵母中合成天然产物已借助密集的代谢工程努力取得显著进展。特别是用于基因回路动态控制的转录因子（TF）生物传感器，可促进天然产物合成中的菌株评价、高通量筛选（HTS）和适应性实验室进化（ALE）。本综述总结了针对天然产物合成核心中间体的若干 TF 生物传感器的最新进展，这些中间体涉及三条重要途径，即脂肪酸合成途径、莽草酸途径以及甲基...
活性Zn(II)在诱导生物响应中起关键作用，因此开发用于活性Zn(II)定量的生物传感器具有重要意义。本研究证明，腺嘌呤缺陷酵母（Ade(−) yeast）在Zn2+存在下自荧光强度（FITC通道）增强。先将酵母培养24 h获得Ade(−)酵母，并将生物量（OD值）优化为0.03。随后在2.5 g/L D-葡萄糖中预培养1 h，再转...
蛋白质错误折叠与聚集与哺乳动物神经退行性疾病及生物技术中异源蛋白表达不佳相关，因此监测蛋白聚集的工具对疾病研究和提高异源宿主可溶蛋白表达均有用。本研究基于酵母对错误折叠蛋白的内源响应，开发了一种用于细胞质聚集蛋白的启动子-报告系统。作者首先通过蛋白质组学比较酵母表达可溶折叠蛋白与聚集倾向蛋白诱饵的响应，鉴定到蛋白折叠、热应激响应及泛...
将活细胞工程化用于生产化学品、酶和药物时，有限的内源辅因子可用性和表达负担会使细胞产生适应度缺陷，使其在长期生物过程中承受选择压力，最终可能导致高产工程细胞在群体水平被低产突变体取代。本文报道了用于生产香草醛-β-葡萄糖苷（vanillin-β-glucoside, VG）的适应度负担酿酒酵母细胞的突变图谱。基于转录组分析和对 VG...
细胞色素P450还原酶（CPR）从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）获取电子，并将其转移至活性细胞色素P450（CYP）位点，从而提供具有功能的CYP。本研究对一株酵母进行遗传工程改造，删除其内源CPR基因。在该CPR缺失（yRD−）酵母株中表达的人源CYP无活性。作者进一步考察促凋亡蛋白Bax能否替代CPR的缺失：Bax通过产...
本文报道了一种用于酵母全细胞生物传感器报告启动子的高分辨率扫描策略。作者以酿酒酵母为宿主，构建 VanO、BenO 和 PcaO 操作子在不同位置相对转录起始位点排列的启动子文库，分别由 pTEF1 或 pCYC1 启动子骨架承载，并驱动绿色荧光蛋白（GFP）报告基因表达。通过引入转录因子 VanR、BenM 和 PcaQ，研究香草...
G蛋白偶联受体（GPCR）是人类基因组中最大的膜蛋白家族，具有保守的七次跨膜结构，广泛参与细胞内外信号感知。酿酒酵母天然表达用于糖和信息素感知的三种GPCR，其中信息素通路因易于构建和读取，被广泛用于在模式真核细胞中研究异源GPCR信号。本综述系统总结了在酵母中开展功能性GPCR研究的策略，重点讨论将异源GPCR成功表达并偶联至酵母...
酵母是研究真核细胞代谢与生物能学的优良模型。ATP 是几乎所有生物必需的核心代谢物，既是细胞能量货币，也参与信号转导和蛋白磷酸化。因此，在活酵母细胞中清晰解析 ATP 的时空动态，对理解细胞能量代谢具有重要意义。然而，现有 ATP 测量方法，包括生化分析和各类 ATP 指示剂，均难以在单细胞水平对酵母细胞内 ATP 浓度进行精细、实...
多基因平衡表达是构建新生物合成途径或多蛋白细胞复合物的核心。本文报道一种名为 COMPASS（COMbinatorial Pathway ASSembly）的高通量克隆方法，用于在酿酒酵母中实现多基因平衡表达。该方法采用正交的植物来源人工转录因子（ATF）及其结合位点（BS），结合基于同源重组的体内/体外重叠克隆，可并行构建数千个 ...
三磷酸腺苷（ATP）是所有生物体必需的主要代谢物，但对其在细胞群体中的异质性和单个活细胞中的动态变化了解有限。本研究优化了ATP生物传感器QUEEN，并在活酿酒酵母和裂殖酵母中以良好的时空分辨率监测ATP动态。结果显示，野生型酵母中ATP浓度在不同碳源和细胞周期阶段均保持稳定，提示存在维持ATP于特定浓度的机制。此外，ATP浓度并不...
本文报道了一种在酿酒酵母中优化的非转录荧光细胞检测法，用于测定 D-seco 修饰甾体衍生物对雌激素受体 α、雌激素受体 β 或雄激素受体配体结合域的相对亲和力。将类固醇受体配体结合域与黄色荧光蛋白在酵母中融合表达；加入已知类固醇配体后，受体二聚化引起荧光共振能量转移，使荧光强度增加，从而可按剂量和时间依赖方式估计受体结合亲和力。利...
生物传感器是合成生物学中调控基因表达的重要工具。配体响应型转录因子可将胞内代谢物浓度与基因表达偶联，用于动态调控和高通量代谢物生产株筛选。本研究建立酿酒酵母WAR1转录调控因子与PDR12启动子构成的有机酸生物传感器，用于检测莽草酸途径产生的对羟基苯甲酸（PHBA），并以绿色荧光蛋白（GFP）表达作为输出。通过将WAR1转录调控因子...
本文研究了单介体和双介体体系在基于酵母 Debaryomyces hansenii 的安培型生化需氧量（BOD）生物传感器中的应用。对九种潜在电子传递介体（二茂铁、1,1′-二甲基二茂铁、二茂铁甲醛、二茂铁乙腈、中性红、2,6-二氯酚靛酚、硫黄素、亚甲蓝和铁氰化钾）进行筛选，发现只有二茂铁和中性红能有效作为该真核酵母的电子载体。基于...
全细胞生物催化剂是可持续生产大宗和精细化学品的重要途径，但筛选最优细胞设计通常通量低。本文在酿酒酵母中系统构建基于原核 LysR 型转录调控因子（LTTR）的小分子结合型转录激活因子生物传感器。作者通过多参数工程策略，优化操纵子位置、启动子长度和 LTTR 表达水平，获得低本底、高诱导的 209bp_CYC1p_BenO_T1 报告...
我们此前报道了一类遗传编码的单荧光团传感器 AmTrac 和 MepTrac，可在活细胞中监测膜转运蛋白活性（De Michele 等，2013）。但由于它们基于强度测量，定量应用受限。本研究通过稳态和时间分辨荧光光谱以及各向异性衰减分析，表征了具有不同荧光性质的多种 AmTrac 传感器的光物理特性，以构建改进的比值型传感器。通过...