多药耐药在哺乳动物、真菌和细菌中高度保守，表现为对多种无关外源化合物的抗性，给感染和癌症治疗带来挑战。真核生物利用一组高度保守的药物外排转运体赋予多效性药物耐药（PDR）。为解析该关键过程的调控，作者在酿酒酵母中开发了一种小分子响应型生物传感器，将 PDR 基因转录诱导与细胞生长速率相耦合。利用多种 PDR 诱导剂和同源二倍体缺失集...
细胞分裂素（CKs）在植物发育中作用明确，近年也被发现参与部分细菌和真菌植物病原的致病过程，因此快速鉴定能产生 CKs 的病原菌具有重要意义。本研究利用苹果树 CHASE 组氨酸激酶受体 MdCHK2 对 CKs 的感知特性，构建了基于 sln1Δ 酿酒酵母表达 MdCHK2 的酵母生物传感器。该传感器无需对生物样品进行提取或纯化，...
短链和中等链脂肪酸（SMCFA）是重要平台化学品，目前多由不可持续资源生产。工程微生物细胞生产 SMCFA 缺乏高通量筛选最佳生产细胞的方法。本文报道了一种用于快速简便检测 SMCFA 的全细胞生物传感器。该传感器基于含 SMCFA 响应 PDR12 启动子并耦合 GFP 报告基因的多拷贝酵母质粒。传感器对己酸、庚酸和辛酸的线性检测...
工业废水中酚的存在对石化、能源等行业具有重要环境意义。由于酚毒性高，污染企业需持续监测废水中酚浓度以满足环境法规并降低环境影响。本文提出一种用于原位测量水中稀释酚浓度的实验性分析方法，可应用于油气生产废水监测。该方法基于氧化还原酶对酚化合物的选择性，比较了有机组织和微生物作为氧化还原酶天然替代来源的性能差异，并将其作为生物传感器识别...
生物传感器是合成生物学和代谢工程应用中的重要组成部分。本文报道了基于失稳二聚体配体结合域的第二代酿酒酵母地高辛和孕酮生物传感器，其通过配体诱导稳定发挥作用。该生物传感器由一个配体结合域单体融合 DNA 结合域、另一个融合转录激活域组成，在配体结合和受体二聚化后激活报告基因表达。在二聚界面引入失稳突变使生物传感器动态范围提高一个数量级...
近年来，基于遗传改造报告细胞的传感器被用于连续在线水质监测。本文报道了一种新型流通式微流控装置的设计、组装与性能，该装置固定了经遗传改造的酿酒酵母细胞；当受到双氯芬酸刺激时，酵母表达荧光蛋白，其荧光强度由荧光显微镜检测。尽管已有多种固定细胞检测不同分析物的装置，但本系统的创新在于能够安全封闭传感器细胞，从而获得不因细胞流失而失真的荧...
本研究建立了一种基于甜菜碱素（betaxanthin）合成的全细胞生物传感器筛选方法，用于高通量筛选酿酒酵母 L-酪氨酸（L-tyrosine）高产突变株。将编码酪氨酸羟化酶（TH）和 DOPA 双加氧酶（DDC）的基因导入酿酒酵母 BY4741，构建传感器菌株 NK-WT1。当培养基中存在 L-酪氨酸时，TH 和 DDC 催化其转...
微生物在工业化学品和药物生产中具有巨大潜力，但从大型基因库中快速鉴定高产菌株仍是细胞工厂开发的主要瓶颈。本研究在酿酒酵母中构建并应用了一种正交、pH 可调的合成选择系统：将原核 LysR 型转录调控因子 BenM 与抗生素抗性基因 kanMX 偶联，使胞内/胞外粘康酸（cis,cis-muconic acid, CCM）浓度决定细胞...
在细胞工厂开发中，筛选步骤常依赖低通量分析方法，落后于多样性构建方法，使最优细胞工厂设计的鉴定与选择耗时且昂贵，制约制造过程。在酿酒酵母中，将原核生物别构调控转录因子作为代谢物生物传感器，是缓解该筛选瓶颈的有效策略。本文提供在酿酒酵母中筛选并整合原核转录激活因子作为代谢物生物传感器的方案。以 LysR 型转录调控因子（LTTR）家族...
本研究旨在建立一种基于转录组分析的通用方法，用于发现对特定胁迫或代谢物敏感的生物传感器，以满足微生物细胞工厂体内传感与动态代谢调控的需求。该方法被成功应用于1-丁醇传感器的发现。通过对暴露于1-丁醇、1-丙醇和乙醇三种短链醇的酿酒酵母进行全基因组转录组分析，筛选出仅在1-丁醇处理下差异表达的基因。从候选基因中进一步鉴定并表征了两个对...
本文研究了一种基于双介体的全细胞电化学生物传感器用于废水急性生物毒性检测的可行性与灵敏度。亲脂性介体甲萘醌（menadione）可进入酿酒酵母细胞，介导胞内代谢活动；亲水性铁氰化钾（K3Fe(CN)6）作为胞外电子受体，将甲萘醌氢（menadiol）的电子传递至阳极。含硼掺杂纳米金刚石（BND）颗粒的壳聚糖水凝胶膜电沉积于玻璃碳（G...
顺丁烯二酸是可用于生产尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合物的重要平台化学品。此前其共轭碱顺丁烯二酸根已在埃希氏菌中生物合成，而作者通过重要路径工程首次在酿酒酵母中实现理性工程化生产。为进一步提高产量，本研究采用适应性实验室进化（ALE）策略补充理性代谢工程。作者改造了一个响应内源芳香族氨基酸（AAA）的生物传感器模块，将其作...
本研究利用分子生物学技术构建了两个由RAD54启动子调控的酵母增强绿色荧光蛋白（yEGFP）报告载体pR1558-yEGFP和pR406-yEGFP，分别包含约1558 bp和406 bp启动子序列，并转化酿酒酵母用于遗传毒性化合物筛选，所得生物传感器命名为W303-1A/R1558-yEGFP和W303-1A/R406-yEGFP...
本研究构建并评价了基于酿酒酵母的全细胞遗传毒性生物传感器。作者将酿酒酵母 Y486 分别转化携带高拷贝报告质粒的菌株，质粒中酵母优化绿色荧光蛋白（yEGFP）基因分别受 DNA 损伤诱导启动子 DIN7、PLM2 以及已建立的 RNR2、RAD54 启动子调控。当细胞暴露于潜在 DNA 损伤化合物时，相应启动子被激活，驱动 yEGF...
本研究构建了一种用于测量酿酒酵母细胞中 NADH/NAD+ 辅因子平衡扰动的报告系统。该系统将绿色荧光蛋白基因置于 GPD2 启动子控制之下，该启动子在 NADH 过量条件下被诱导。在缺乏通过甘油合成再生 NAD+ 能力的 gpd1Δgpd2Δ 双缺失株中，获得了较高荧光水平。研究进一步在 gpd1Δgpd2Δ 背景下，通过添加丙酮...
本文提出一种类生物传感器方法，用于在活细胞水平表征固定在装置上的酿酒酵母细胞。作者将酿酒酵母细胞包埋于硝酸纤维素滤膜上，并置于自制二氧化碳电位电极上，在不同温度和葡萄糖浓度下研究葡萄糖的跨膜转运与降解动力学。当葡萄糖浓度为15 mM和1.5 mM时，由Arrhenius图计算得到的活化能分别为25.2和18.4 kcal mol-1...
真核酵母DNA损伤细胞传感器相比传统原核致突变试验具有优势。HUG1P-GFP启动子报告构建体可有效筛选多种DNA损伤。为提高系统对不同DNA损伤的敏感性和选择性，作者删除了两个参与不同DNA损伤应答的基因。删除MAG1（编码DNA糖基化酶，属碱基切除修复BER通路）使生物传感器对烷基化剂甲基甲烷磺酸（MMS，敏感性阈值降至0.00...