Heme bioavailability and signaling in response to stress in yeast cells.
血红素是必需辅因子和信号分子，也可能具有细胞毒性。为限制游离血红素，细胞通常将血红素合成与利用紧密偶联，但稳态可交换血红素（labile heme, LH）池是否支持血红素依赖过程仍不清楚。作者以酿酒酵母为模型，结合荧光血红素传感器、位点特异性血红素螯合剂和分子遗传学方法，发现：（1）在血红素耗竭条件下，酵母优先利用LH；（2）螯合...
Tuning Vector Stability and Integration Frequency Elevates Functional GPCR Production and Homogeneity in Saccharomyces cerevisiae.
膜蛋白在生物技术中具有重要价值，但高产量功能性膜蛋白的制备困难限制了其在合成生物学中的应用。例如，G蛋白偶联受体（GPCR）用于全细胞生物传感器时，受限于其在所选宿主细胞表面功能性表达，可检测分子范围有限。本文提出一种简便方法，仅通过改变表达载体即可显著提高酿酒酵母中功能性膜蛋白的产量与均一性。以人腺苷A2a受体为模型，使用常用着丝...
A high-throughput method for screening of L-tyrosine high-yield strains by Saccharomyces cerevisiae.
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...
An Orthogonal and pH-Tunable Sensor-Selector for Muconic Acid Biosynthesis in Yeast.
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...
Screening Phosphorylation Site Mutations in Yeast Acetyl-CoA Carboxylase Using Malonyl-CoA Sensor to Improve Malonyl-CoA-Derived Product.
丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）是多种生物化学物与生物燃料合成的关键前体，在酿酒酵母中由乙酰辅酶A羧化酶Acc1p催化生成，并受Snf1蛋白激酶磷酸化负调控，导致胞内水平较低，限制下游产物合成。本研究设计了一种合成malonyl-CoA荧光生物传感器，以细菌转录因子FapR、fapO操纵子和yeGFP报告基因为核心，通过TEF...
Design, Engineering, and Characterization of Prokaryotic Ligand-Binding Transcriptional Activators as Biosensors in Yeast.
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...
Precise mass determination of single cell with cantilever-based microbiosensor system.
本研究采用微悬臂梁生物传感器Cantisens CSR-801对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae单细胞干质量进行直接测量。通过动态模式监测硅悬臂梁共振频率变化，并结合光学显微镜与共聚焦显微镜确定细胞在悬臂梁自由端附近的位置，利用考虑位置函数的质量-频率模型计算单细胞质量。结果显示，单细胞干质量为47.65±1...
Lighting up yeast cell factories by transcription factor-based biosensors.
过去二十年，通过重构细胞代谢以可持续生产化学品、燃料和药物的微生物细胞工厂工程能力快速发展，微生物基因组编辑的速度与精度不断提高，使更复杂的细胞工厂设计得以实现和验证。然而，与细胞工厂构建方法相比，用于高通量测试新工程细胞工厂性能的方法明显滞后，制约了整体生物制造流程。为此，需要开发能够在多重条件下筛选和选择最优细胞工厂设计的新技术...
Discovery and engineering of a 1-butanol biosensor in Saccharomyces cerevisiae.
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...
A double-mediator based whole cell electrochemical biosensor for acute biotoxicity assessment of wastewater.
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...
Biosensor-Enabled Directed Evolution to Improve Muconic Acid Production in Saccharomyces cerevisiae.
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...
Construction and comparison of yeast whole-cell biosensors regulated by two RAD54 promoters capable of detecting genotoxic compounds.
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...
Dynamic monitoring of antimicrobial resistance using magnesium zinc oxide nanostructure-modified quartz crystal microbalance.
抗菌药物耐药性（AMR）已成为重大全球公共卫生问题，亟需高灵敏、快速的诊断技术。传统细菌培养监测方法耗时长、劳动密集。本文报道一种镁锌氧化物（MZO）纳米结构修饰的石英晶体微天平（MZOnano-QCM）生物传感器，用于动态监测抗菌药物对大肠杆菌（E. coli）和酿酒酵母（S. cerevisiae）的作用。MZO纳米结构通过金属...
An APC/C-Cdh1 Biosensor Reveals the Dynamics of Cdh1 Inactivation at the G1/S Transition.
B型周期蛋白依赖性激酶活性必须在有丝分裂退出和G1稳定时关闭。B型周期蛋白的降解由后期促进复合物/环体（APC/C）介导；在有丝分裂退出期间及之后，APC/C依赖Cdh1。Cdh1又在新细胞周期Start转换时被周期蛋白-CDK磷酸化并失活。我们开发了一种生物传感器，用于评估APC/C-Cdh1的细胞周期动态。G1转录抑制因子Whi...
Oxygen-independent FbFP: Fluorescent sentinel and oxygen sensor component in Saccharomyces cerevisiae and Candida albicans.
FMN结合荧光蛋白（FbFPs）由于氧独立性、体积小和成熟快而优于GFP及其衍生物。FbFPs已成功用作原核和真核细胞质中基因表达的可靠报告蛋白。本文扩展了前期关于密码子适配的CaFbFP变体的发现，该变体在非致病酵母酿酒酵母和人类真菌病原体白色念珠菌中发挥作用。在这两种真菌中，CaFbFP可通过内源信号（H2B-/Aga2-融合）...
Flux Control at the Malonyl-CoA Node through Hierarchical Dynamic Pathway Regulation in Saccharomyces cerevisiae.
在微生物宿主中建立异源合成途径以高滴度和高收率生产工业化学品，需要高效调整中心碳代谢，使代谢通量导向目标产物。这可通过对代谢网络关键分支点的调控实现。本文提出一种围绕关键中间物丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）的层级动态控制新方法，用于动态调节途径通量和酶表达水平。控制系统的上层通过下调 malonyl-CoA 用于脂肪酸合成的...
An enzyme-coupled biosensor enables (S)-reticuline production in yeast from glucose.
苯基异喹啉生物碱（BIAs）是一类结构复杂的植物次生代谢产物，包括吗啡、可待因等药物。微生物合成有望替代传统植物提取。本文在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中实现了关键中间体(S)-reticuline从葡萄糖的生物合成。为此，作者开发了一种酶联L-DOPA生物传感器：利用植物DOPA二氧合酶（DOD）将...
Genotoxicity of chemical compounds identification and assessment by yeast cells transformed with GFP reporter constructs regulated by the PLM2 or DIN7 promoter.
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...
NADH-dependent biosensor in Saccharomyces cerevisiae: principle and validation at the single cell level.
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...
Synthetic RNA switches for yeast metabolic engineering: screening recombinant enzyme libraries.
定向进化是提升低活性酶催化能力的重要策略，尤其适用于酶被改造以接受新底物或适应新环境的情形。由于酶活性强烈依赖其微环境，筛选条件应尽量接近最终应用场景。当目标酶需要在活细胞内发挥作用时，RNA 生物传感器可将难以直接测量的代谢表型，即目标小分子的生成，与易于检测的荧光表型相连接，从而在活细胞内实现高通量筛选。本文介绍了一种基于合成 ...