ATP/ADP biosensor organoids for drug nephrotoxicity assessment.
药物肾毒性是住院患者常见临床问题，也是新药开发中的主要限制。人多能干细胞来源的多节段肾脏类器官可补充传统细胞培养与动物实验，用于肾毒性评估。本研究评估人源多能干细胞（hPSC）来源肾脏类器官在体外药物毒性研究中的应用能力。结果显示，肾脏类器官近端小管表达肾药物转运体 OAT1、OAT3 和 OCT2，而人近端小管细胞系 HKC-8 ...
FRET assay for live-cell high-throughput screening of the cardiac SERCA pump yields multiple classes of small-molecule allosteric modulators.
本研究利用基于荧光共振能量转移（FRET）的活细胞生物传感器，建立了稳健的高通量筛选（HTS）平台，用于发现能够改变心脏肌浆/内质网钙 ATP 酶（SERCA2a）结构与活性的小分子化合物。研究目标是筛选可改善 SERCA 功能、用于治疗心力衰竭的药物样小分子激活剂。作者此前已证明，基于人源 SERCA2a 的分子内 FRET 生物...
Heme biosensor-guided in vivo pathway optimization and directed evolution for efficient biosynthesis of heme.
血红素在医药和食品领域应用广泛，但其生物合成受多基因表达水平、复杂调控机制和酶活性低等因素限制。本文报道了一种基于血红素响应蛋白 HrtR 的血红素生物传感器引导筛选策略：将 HrtR 的 DNA 结合位点 HrtO 置于四环素外排基因 tcR 上游，使大肠杆菌胞内血红素浓度与四环素抗性/细胞存活建立可定量联系。利用该体系，从随机核...
Development of a Transcriptional Factor PuuR-Based Putrescine-Specific Biosensor in
谷氨酸棒杆菌是重要的工业微生物细胞工厂，广泛用于生产多种高附加值化学品。腐胺（putrescine）可缩合成工业塑料尼龙-46，是重要的平台化合物。为加速腐胺高产菌株的设计—构建—测试循环，本研究在大肠杆菌来源转录因子 PuuR 基础上，于谷氨酸棒杆菌中构建了腐胺特异性生物传感器 pSenPuuR。该传感器由 PuuR、响应启动子和...
A Genetically Encoded Biosensor for the Detection of Levulinic Acid.
乙酰丙酸（levulinic acid, LA）是可用于生产燃料添加剂、香料、聚合物等的高价值平台化学品。本研究提出利用木质素和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单体构建 LA 生物合成路径，并开发了一种响应 LA 的遗传编码生物传感器。该传感器采用 Pseudomonas putida KT2440 的 LvaR 转录调控因子作为识别...
An extensively validated whole-cell biosensor for specific, sensitive and high-throughput detection of antibacterial inhibitors targeting cell-wall biosynthesis.
全细胞生物传感器可用于抗菌药物发现，原则上可识别作用于特定高价值通路的抑制剂。已有多种细胞壁合成抑制剂（CWBIs）生物传感器，但特异性或敏感性不足，且大多未作为初筛工具严格评估。本文构建并验证了多种金黄色葡萄球菌 CWBI 生物传感器，证明其可特异、灵敏地发现 CWBIs。传感器由金黄色葡萄球菌启动子（PgltB、PilvD、Pm...
Biosensor-assisted titratable CRISPRi high-throughput (BATCH) screening for over-production phenotypes.
随着代谢途径和合成生物学工具快速发展，微生物生物制造中如何最优重连代谢通量并加速高通量表型筛选仍是挑战。本文建立了生物传感器辅助可滴定 CRISPRi 高通量（BATCH）筛选方法，将可滴定错配 CRISPR 干扰与生物传感器介导的高产表型筛选结合，用于大肠杆菌。作者首先开发可编程错配 CRISPRi，通过单管 sgRNA 池（每个...
Advanced screening and tailoring strategies of pesticide aptamer for constructing biosensor.
适配体的快速发展有助于应对广泛存在的农药污染带来的挑战。筛选高性能适配体是成功构建生物传感器的先决条件，而进一步修饰适配体以增强活性可显著提高检测性能。本文首先综述了农药适配体的先进筛选策略，包括保持目标天然结构的固定化筛选、基于纳米材料的非固定化筛选、毛细管电泳-指数富集系统进化(CE-SELEX)、计算机虚拟筛选、高通量筛选以及...
A screening-compatible live cell fluorescence resonance energy transfer-based assay for modulation of Rho GTPase activity.
Rho家族GTP酶是细胞骨架动态的核心调控因子，其活性受鸟苷酸交换因子（RhoGEF）和GTP酶激活蛋白（RhoGAP）调控。本方案提供一套稳健、可高通量筛选的活细胞荧光共振能量转移（FRET）生物传感器检测流程，用于在天然细胞环境中分析RHOA、RAC1和CDC42等GTP酶活性变化。该传感器为遗传编码单链报告蛋白，包含循环置换m...
Highly multiplexed selection of RNA aptamers against a small molecule library.
合成生物学在人类健康、工业生物生产和生态系统监测中的应用通常需要小分子传感能力，常以遗传编码小分子生物传感器形式实现。为快速开发面向广泛小分子靶标的传感器，本研究利用此前建立的DRIVER方法，对代表高通量药物筛选的密集多路小分子混合物进行RNA生物传感器选择。作者从大型多样性药物筛选库中随机选取5120个靶标化合物，完成95轮选择...
Whole-Cell Biosensor and Producer Co-cultivation-Based Microfludic Platform for Screening
放线菌是重要的次级代谢产物生产菌，在抗生素等工业发酵中具有巨大应用潜力。然而，工业放线菌菌株工程长期受限于低效、费力的平板/摇瓶筛选流程，亟需产物驱动的高通量筛选方法。本研究将全细胞生物传感器与微流控平台相结合，建立了用于筛选放线菌的全细胞生物传感器-生产者共培养微流控平台（WELCOME）。在 WELCOME 中，作者开发了基于 ...
Synergistic FRET assays for drug discovery targeting RyR2 channels.
心力衰竭和心律失常的关键治疗靶点是肌浆网（SR）ryanodine受体2（RyR2）钙释放通道的病理性钙泄漏。作者此前通过监测RyR2与钙调蛋白（CaM）或生物传感器肽DPc10的结合，检测成人心肌细胞中病理性泄漏RyR2。本研究检验这些互补结合测量能否作为高通量筛选（HTS）方法，发现靶向泄漏RyR2的小分子。利用FRET，在模拟...
Construction and Application of a High-Throughput
基于转录因子（TF）的生物传感器有望成为高通量筛选生物催化系统的重要工具，但多数天然 TF 仅在狭窄配体浓度范围内响应，限制了应用。本研究利用枯草芽孢杆菌抑制型转录因子 BsNadR 及其靶启动子，在大肠杆菌中构建了异源烟酸生物传感器。通过易错 PCR（EP-PCR）介导的脱敏工程，将 BsNadR 对烟酸和 DNA 的结合亲和力降...
Human cardiac myosin-binding protein C phosphorylation- and mutation-dependent structural dynamics monitored by time-resolved FRET.
心肌肌球蛋白结合蛋白C（cMyBP-C）是肌节粗丝相关蛋白，也是治疗心衰收缩功能障碍的潜在靶点。通过小分子药物结合模拟磷酸化cMyBP-C的结构动态，可调节其构象状态并改善收缩功能。本研究开发了一种人源cMyBP-C生物传感器，用于检测磷酸化和突变引起的分子内结构变化。作者利用定点突变和时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET），在...
A FRET-Based Biosensor for the Src N-Terminal Regulatory Element.
在信号转导蛋白中，内在无序区常作为调控元件，对环境变化、配体结合和翻译后修饰敏感。无序区所采样的构象空间可受环境刺激影响，并通过效应结构域触发下游过程。这类调控元件的无序性使其能够整合信号并产生分级响应，但也阻碍了基于固定三维结构的传统药物筛选方法。作者设计了一种可遗传编码的生物传感器，用于检测 c-Src 激酶 N 端调控元件（S...
Biosensor-enabled pathway optimization in metabolic engineering.
微生物可将廉价可再生底物转化为高价值代谢物，但代谢通路优化仍受复杂生物学限制。遗传编码生物传感器可检测代谢物浓度或环境变化，并将输入转化为可测量或可执行输出，为复杂通路优化提供调控与监测工具。本文综述转录因子（TF）和核酸类生物传感器在代谢工程动态调控与高产菌株筛选中的最新进展。TF 传感器在配体结合后发生构象变化，调控启动子结合，...
Biosensor for branched-chain amino acid metabolism in yeast and applications in isobutanol and isopentanol production.
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...
Cardiac ryanodine receptor N-terminal region biosensors identify novel inhibitors via FRET-based high-throughput screening.
ryanodine receptor (RyR) 是肌浆网 Ca2+ 释放通道，其 N 端区域 (NTR) 调控兴奋-收缩耦联中的 Ca2+ 释放，并富含与骨骼肌 RyR1 和心肌 RyR2 肌病相关的突变。本研究在小鼠 RyR2 NTR 的 A、B、C 结构域引入 FRET 供体-受体对，构建 AC-NTR 和 BC-NTR 两种...
Directed evolution of biofuel-responsive biosensors for automated optimization of branched-chain alcohol biosynthesis.
短链醇的生物合成是替代石油基燃料的碳中性途径，但大规模菌株筛选长期受限于气相色谱、液相色谱等繁琐分析。本文以假单胞菌 Pseudomonas putida GPo1 的转录因子 AlkS 及其同源启动子 PalkB 为基础，通过错误 PCR 随机突变、流式分选富集和位点饱和突变等定向进化策略，构建并表征了可识别正丁醇、异戊醇、异丁醇...
Bioproduction of l- and d-lactic acids: advances and trends in microbial strain application and engineering.
乳酸是食品、农业、化妆品、医药和化工领域重要的平台化合物，也是生产可降解聚乳酸（PLA）的关键单体。本文综述了利用微生物发酵生产光学纯L-乳酸和D-乳酸的研究进展，重点讨论乳酸菌、芽孢杆菌目细菌、丝状真菌及代谢工程菌株在不同碳源上的发酵性能。文章评估了木质纤维素、甘油、C1气体和农食品工业副产物等替代底物的应用，以及非灭菌发酵、固定...