细胞群体中个体细胞间的代谢异质性给基础与应用研究带来挑战。识别代谢异质性并研究其产生机制，需要能够深入单个细胞代谢的工具。虽然已有方法可测量单细胞代谢物水平，但尚缺乏在单细胞水平测量代谢通量——即代谢活动最终功能输出——的能力。本研究结合启动子工程、计算蛋白设计、生化方法、蛋白质组学和代谢组学，开发了一种用于测量单细胞酵母糖酵解通量...
为在工业规模上生产高价值化学品，酿酒酵母的代谢工程需要广泛调控其代谢。本文鉴定了新的基因表达微调策略，以增强内源代谢通量，提高乙酰辅酶A和丙二酰辅酶A水平。将基于dCas9的转录调控与响应丙二酰辅酶A的胞内生物传感器结合，用于筛选有益调控组合。候选基因由基因组尺度代谢模型预测，并设计了靶向168个基因的gRNA文库。经多轮荧光激活细...
细胞内pH和氧化还原状态对多种生物学过程至关重要，并部分决定细胞行为。本研究开发了一种遗传编码双功能荧光探针pHaROS，用于在活细胞中同时实时检测氧化还原电位和pH的动态变化。pHaROS由拟南芥黄素单核苷酸结合荧光蛋白iLOV和mKATE变体mBeRFP融合而成。在酿酒酵母中，作者证实H2O2处理可提高细胞整体氧化还原电位，并伴...
脂肪酸衍生物在化学构建块到生物燃料等工业领域应用广泛。由于脂肪酸代谢高度动态，难以通过理性方法鉴定调节脂肪酸酰-CoA水平的基因。代谢物生物传感器可用于在体内以高通量方式筛选大规模基因库。本文在酿酒酵母中建立了基于大肠杆菌转录因子 FadR 的脂肪酸酰-CoA传感器，并与基因过表达库结合，筛选提高脂肪酸酰-CoA池的基因。经流式细胞...
尽管已有多种策略使酿酒酵母利用木糖，但木糖利用速率仍远低于葡萄糖。许多研究表明，工程酵母虽能在木糖上生长和发酵，却未将木糖识别为可发酵碳源，形成“木糖悖论”。作者此前利用荧光生物传感器菌株在体内监测表达木糖还原酶/木糖醇脱氢酶（XR/XDH）途径的酵母糖信号组，发现高浓度木糖触发与低浓度葡萄糖相同的信号，这可能解释木糖利用不佳。本研...