膜脂质在细胞膜双层中呈异质分布。在酿酒酵母中，面向胞质侧的二酰甘油（DAG）池从液泡膜到芽极化质膜两端富集，但其空间分布如何维持仍不清楚。本研究利用全基因组 DAG 荧光生物传感器筛选，鉴定了调控 DAG 空间分布的基因，富集于囊泡运输、脂质运输、磷脂和固醇代谢相关蛋白。部分突变体出现 DAG 主要错误定位至质膜，其中预测脂酶 Dr...
克隆细胞群体内的异质性是生物过程工程的关键瓶颈，尤其会降低生物生产产量。由于单细胞水平代谢物定量存在技术困难，现有研究难以系统刻画细胞代谢状态。本文提出一种基于单细胞生物传感器分析的模块化框架，利用遗传编码荧光生物传感器对酿酒酵母胞内代谢状态进行稳健表征，并用于检测与分离环境扰动及微生物细胞工厂中的同基因型异质性。作者发现急性与渐进...
铜污染对土壤和人体健康构成风险，亟需可靠监测方法。本研究以EmStat Pico模块为恒电位仪，开发了一种用于铜检测的便携式电化学生物传感器，将酿酒酵母细胞固定于聚多巴胺（PDA）修饰的丝网印刷电极（SPE）上。通过采用水平组装并减少电解液体积，与传统垂直浸没方式相比，电流密度提高约10倍，铜检测范围扩展至0–300 µM CuSO...
酿酒酵母中心碳代谢受到严格调控，且与所利用碳源紧密耦合，这给提高不同代谢通路通量的工程改造带来挑战。本研究提出一种模块化解除调控策略，以提高木糖经中心碳代谢的转化速率。作者采用多策略组合，包括启动子工程、转录因子操纵、生物传感器构建、异源酶引入和突变酶表达，在遗传和酶学水平对中心碳代谢的不同模块进行改造。研究首先构建并优化将乙酰辅酶...
化石燃料消耗加剧资源枯竭与环境污染，异戊醇、异丁醇等支链高级醇因性质接近汽油而成为下一代生物燃料候选。微生物发酵可提供绿色、可持续、可再生的替代路线，但异戊醇发酵产率尚未达到工业规模。本研究利用可诱导碱基编辑工具 Helicase-AID 构建基因组尺度连续扰动库，并结合异戊醇生物传感器进行高通量筛选，获得五个高产突变体。突变体均表...
以弱电化学活性微生物功能化的电极为生物修复过程中优先污染物检测提供了替代化学传感器的可行方案。基于生物膜的生物传感器曾被提出用于该目的，但生物膜形成与成熟需要24–48 h，且电极表面微结构和覆盖度难以控制，导致信号和灵敏度重现性差。作为替代，可采用半导体生物相容性涂层固定活细胞，实现可重复覆盖并产生稳定生物传感器响应。本研究采用聚...
过去数十年，合成生物学的发展为低成本、快速且环境友好的医学应用开辟了新路径。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）经遗传工程改造后，已从食品工业中的传统工具转变为治疗和预防医学的重要载体。本综述系统梳理工程化酿酒酵母在医学领域的主要应用，重点讨论其作为药物与疫苗生产细胞工厂、用于诊断和生物模拟检测的生物传感器，...
核包膜是内质网的特化亚区，由内核膜（INM）和外核膜组成。尽管 INM 在基因组调控中至关重要，其脂质代谢仍了解有限。磷脂酸（PA）既是膜磷脂前体，也是三酰甘油（TAG）储存的关键中间体。作者利用酿酒酵母全基因组脂质生物传感器筛选，鉴定了调控 INM PA 稳态的因子，包括已知介导核脂质滴（nLD）生物发生的 Seipin。结果显示...
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...
漆酶是一类多铜氧化酶，可氧化多酚和多环芳烃（PAHs），并催化分子氧四电子还原生成水，在环境治理中具有重要作用。此前作者已在酿酒酵母中表达 Trametes trogii 漆酶 TtLcc1。本研究进一步在酿酒酵母中表达 Trametes sp. AH28-2 漆酶 LacA，并测试其对 PAHs 的功能。工程化酵母细胞可高效降解 ...
微生物必须响应环境变化，分析其在动态扰动下功能（如比生长速率或产物得率）的稳健性对实验室和工业均很重要。近期已开发可在 96 孔板中跨条件、时间窗和群体评估多种功能稳健性的定量方法，但微孔板中环境变化缓慢且不确定。动态微流控单细胞培养（dMSCC）可精确维持和操控微环境，并通过活细胞成像追踪单细胞。本研究将 dMSCC 与稳健性定量...
染料木素是主要存在于豆科植物中的异黄酮，具有多种健康益处，利用微生物细胞工厂生产染料木素受到关注。为筛选高产菌株，本研究在酿酒酵母中改造 Gal4DBD-ERα-VP16（GEV）转录激活子，构建细胞荧光生物传感器。存在染料木素时，GEV 结合 GAL1 启动子并激活下游 GFP 报告基因。通过工程化传感器蛋白、表达启动子和报告启动...
背景：提高酿酒酵母木糖消耗的策略包括引入高效木糖同化酶、改善转运或改变糖信号，但不同菌株背景使结果难以迁移，木糖差向异构酶的作用未充分探索。结果：本研究在携带不同木糖途径的酿酒酵母中表达木糖差向异构酶，并比较三种木糖异构酶（XI）。Lachnoclostridium phytofermentans 的 ClosXI 表现最佳。加入差...
准确有效检测严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）对防控传染病和保障人类健康至关重要。本文开发了一种纳米抗体展示全细胞生物传感器，用于比色检测SARS-CoV-2刺突蛋白。通过基因工程改造酿酒酵母表面，展示来源于羊驼的单域抗体（纳米抗体），使其具有高捕获效率，从而实现SARS-CoV-2的浓缩与纯化。金纳米颗粒（AuN...
线粒体功能障碍或功能改变见于神经退行性疾病、肌肉骨骼疾病、癌症和正常衰老等多种疾病与状态。本文描述一种在活酿酒酵母细胞中以细胞和亚细胞分辨率评估线粒体功能的方法，采用基因编码、低侵入性的比率生物传感器。该传感器为线粒体靶向HyPer7（mtHyPer7），用于检测线粒体中的过氧化氢（H2O2）。它由线粒体信号序列、环化置换荧光蛋白以...
葡萄糖酸是可用于洗涤剂、聚合物、医药和食品工业的高价值二羧酸。本研究将葡萄糖酸生物合成途径中的两个关键酶——拟南芥肌醇加氧酶 MIOX4 和丁香假单胞菌醛糖酸脱氢酶 Udh——用不同肽连接子融合并在酿酒酵母中表达。结果显示，以 (EA3K)3 连接子连接的 MIOX4-Udh 融合蛋白产生最高葡萄糖酸产量，比游离酶高 5.7 倍。随...
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是重要的外源基因表达系统和高价值代谢物细胞工厂宿主，具有遗传背景清晰、操作简便、安全无毒、外源基因表达水平高等优势。启动子是基因转录的基本元件，可控制转录的开启方向与强度，对基因表达调控和代谢途径优化具有关键作用。不同强度与性能的启动子会显著影响目标基因表达效果，并最终决定...
BioSentinel是首个面向深空设计并开发的生物立方星，其NASA任务目标是评估深空辐射对生物系统的影响，并构建一个能够在距地球数十万千米外自主支持模型生物并采集数据的CubeSat平台。本文简要介绍BioSentinel，并通过回顾NASA早期生物立方星在科学问题、子系统和能力上的演进，展示其技术与概念渊源。文章指出，采用生物...
深空环境的生物风险必须阐明，以支持人类在低地球轨道（LEO）之外的探索与科学发现。长期火星任务需要自主生物传感器查询深空辐射环境，这类传感器必须包含能在最低生命支持下长期存活、并可在与地球间歇通信条件下可靠工作的生物体。NASA 的 BioSentinel 纳米卫星携带酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），是...
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是由乙酰辅酶A羧化酶（ACC）催化、ATP依赖羧化乙酰辅酶A形成的高能分子，是黄酮类、多酮类和脂肪酸等生物技术产物的重要前体。酿酒酵母是常用细胞工厂，但其 malonyl-CoA 生产能力低于油菌。作者构建了携带条件性 ACC1 等位基因的酿酒酵母菌株，用于测试异源 ACC 基因的互补能力。解脂...