亚硝酸盐作为食品添加剂，已被证明可在胃肠道中被肠道菌群转化为具有遗传毒性的亚硝胺，但目前缺乏原位检测亚硝胺的合适方法。本文设计了一种基于质粒导入酿酒酵母的全细胞生物传感器（WCBs），该酵母可响应亚硝胺诱导的DNA损伤并激活pMAG1启动子介导的DNA损伤修复（DDR）通路，通过报告基因表达增强型绿色荧光蛋白（EGFP）实现信号输出...
乙酸耐受对利用含高浓度乙酸的木质纤维素水解物构建稳健细胞工厂至关重要。本研究基于酿酒酵母内源转录因子 Haa1 构建乙酸生物传感器，用于筛选 CRISPRi 酵母菌株库；该库中 dCas9-Mxi 分别抑制每个必需或呼吸生长必需基因。通过流式细胞分选富集了乙酸保留更高的细胞群体，并证明这些高生物传感器信号细胞对乙酸更敏感。基于生物传...
体内生物传感器能够将代谢物浓度转化为可测量输出信号，是代谢工程中高通量筛选与动态通路控制的重要工具。本文报道了一种在酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 中响应 p-香豆酰辅酶A（p-coumaroyl-CoA）的新型生物传感器。p-香豆酰辅酶A是多种黄酮类化合物合成的关键前体。该传感器以红假单胞菌 Rhodo...
本研究设计了一种以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为生物识别元件的电化学阻抗生物传感器，用于检测咖啡因。该传感器基于此前开发的不锈钢三电极电化学池，采用 RCW 并列配置，包括工作电极、参比电极和对电极。通过开路电位（OCP）评估传感电极的电化学稳定性，并采用电化学阻抗谱（EIS）测定工作电极表面附着酿...
酿酒酵母的酶活性对环境参数敏感，因此可用作微生物传感器进行水质评估、生态毒理表征和环境监测。与细菌生物发光方法相比，该方法无毒性、避免使用转基因微生物，并可实现低成本快速分析。本文重点研究基于多通道压力传感和电化学阻抗谱（EIS）的酵母发酵动力学测量，比较两种方法在精度、重现性和现场条件下的易用性。结果表明，EIS能提供更多关于代谢...
过氧化氢（H2O2）是多种生物过程的毒性氧化副产物，胞内水平过高会引发氧化应激，促使细胞启动保护性应答。传统活性氧荧光染料在特异性和时空分辨率上存在局限，而遗传编码荧光指示剂（GEFI）能够特异性检测低水平胞内 H2O2。本方案介绍一种高灵敏度 GEFI roGFP2-Prx1 在酿酒酵母 Saccharomyces cerevis...
基因编码生物传感器是代谢工程中的有价值工具，但其剂量响应曲线的精细调节仍具挑战。为此，作者利用 DNA 可追踪组装方法与 FACS-seq 技术，建立了一种大规模并行构建和全面表征数千个生物传感器的新流程。以基于 FapR-fapO 的丙二酰辅酶A生物传感器为概念验证，构建了可追踪组合文库，包含 5184 种组合：6 个转录因子剂量...
支链氨基酸（BCAA）代谢具有多种生理功能，并可被用于生产高价值化学品。然而，目前缺乏特异性针对 BCAA 衍生产物的真核生物传感器，限制了用于菌株工程与代谢研究的高通量筛选的发展。本研究利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）转录调控因子 Leu3p 开发了一种遗传编码的 BCAA 代谢生物传感器。在一种构...
细胞色素P450酶（P450s）是广泛存在的血红素-硫醇蛋白超家族，在代谢网络和次级代谢中起关键作用，但其在酿酒酵母中表达水平低、活性不足是研究与应用的主要瓶颈。为提高P450s在酿酒酵母中的功能表达，本研究将拟南芥cDNA文库在产生甜菜碱的酵母菌株yJS1256中过表达，并利用该菌株作为生物传感器进行高通量筛选。筛选鉴定出AtGR...
本研究开发了一种以酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 作为活性生物元件的模型电化学生物传感器，用于检测水溶液中的甲醇。作者组装并测试了多种三电极电化学池构型，采用不锈钢 SS316 作为电极材料，部分工作电极表面修饰薄层三氧化钨 WO3，并将酵母细胞通过旋涂法固定于工作电极。以 0.9% NaCl 为空白溶液...
工程微生物常因代谢负担和应激导致适应性下降，使生物反应器中高产生产株被非生产突变体取代，缩短生产寿命。合成成瘾通过将微生物生长与产物生成人工偶联，可延长生产寿命，但成功案例有限。本文在酿酒酵母中设计并研究条件性合成成瘾回路，利用 GlcN6P 响应型 glmS 核酶控制自杀基因 FCY1 表达，并通过培养基中氟胞嘧啶（FC）浓度调节...
随着输血需求增加，从可持续来源生产人血红蛋白（Hb）受到关注。微生物生产可提供廉价、安全且可靠的来源。为进一步提高酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 中人血红蛋白产量，作者通过多种策略降低 Hb 及其辅基血红素的降解：删除编码血红素加氧酶的 HMX1、编码液泡蛋白酶受体的 VPS10、编码液泡蛋白酶 A 的 ...
辛酸是一种具有工业价值的化合物，可用于抗菌剂或作为生物燃料前体。通过酵母进行微生物生物合成是替代当前不可持续生产方法的有前景途径。为在酿酒酵母中提高辛酸滴度，本研究使用此前开发的基于辛酸响应 pPDR12 启动子偶联 GFP 的生物传感器，并建立适合对辛酸生产菌株文库进行高通量筛选的生物传感器菌株。通过开发、优化和执行高通量筛选方法...
乙酸积累表明过程因微生物组成紊乱而失衡。因此，监测乙酸浓度是控制沼气过程的重要参数。本文报道并验证了一种基于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的荧光全细胞生物传感器，用于检测乙酸。乙酸可诱导一组基因转录。作者将这些基因的5′调控序列（5′ URS）克隆至多拷贝质粒，以驱动红色荧光报告基因表达。编码细胞壁相关...
病毒感染给医疗体系和全球经济带来沉重负担，准确诊断是有效治疗与控制的关键。生物传感器已作为可及且准确的检测手段用于多种重要病毒，但多数基于无细胞物理或化学相互作用；活体微生物在病毒检测中潜力尚未充分开发。基于细胞的生物传感器因通用性和经济性受到重视，然而酵母平台用于病毒诊断仍局限于间接抗体识别。本文提出一种在酿酒酵母中检测病毒的新策...
合成生物学使重组微生物能够生产用于医药、食品和材料的小分子。产物分泌可降低分离纯化成本，但由于对转运蛋白功能理解有限，工程化改造具有挑战性。本文描述了一种全基因组转运体敲除方法，结合代谢物生物传感器，可在酿酒酵母中鉴定影响特定目标代谢物生产的转运体。作者将该方法应用于外源化合物顺,顺-粘康酸（CCM）、原儿茶酸（PCA）和甜菜红素的...
线粒体氧化还原状态是反映线粒体功能状态的重要指标，线粒体也是细胞内源性活性氧（ROS）的主要来源，因此其氧化还原状态还可反映 ROS 产生功能。本文提供在出芽酵母中利用活细胞成像与定量分析线粒体氧化还原状态和线粒体 ROS 的逐步实验方案。方案采用遗传编码荧光生物传感器线粒体靶向氧化还原敏感绿色荧光蛋白（mito-roGFP）检测线...
本文提出将机理模型与机器学习模型相结合，用于实现从基因型到表型的准确预测，并指导代谢工程。作者首先利用基因组规模代谢模型筛选影响色氨酸生产的关键基因靶点，结合转录组数据挖掘选择30个表达水平多样的启动子，构建由5个基因和6种启动子组合组成的7776个组合设计文库。随后开发基于大肠杆菌TrpR-GAL4激活域融合蛋白的酵母色氨酸荧光生...
随着微生物细胞工厂的发展，生物传感器被广泛用于细胞代谢调控和高通量筛选。然而，酿酒酵母中构建的多数生物传感器用于转录激活，抑制性调控研究很少，而后者对代谢动态控制同样不可或缺。本研究通过转录失活设计，开发了可响应配体实现抑制性调控的转录因子型生物传感器。以丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）感知系统为例，作者构建了生物传感器，并通...
三磷酸腺苷（ATP）是代谢中主要的自由能载体。在酿酒酵母中，转入富葡萄糖条件会引起 ATP 水平的动态变化，但单细胞层面这些动态的异质性尚不清楚；同时胞内 pH 也会变化，并影响基于荧光的单细胞生物传感器读数。为可靠测量单个酵母细胞中的 ATP 变化，作者开发了 yAT1.03，即 AT1.03 ATP 生物传感器的改进版本，使其对...