l-arginine production in
L-精氨酸是一种重要的半必需氨基酸，广泛应用于食品和医药领域。目前，L-精氨酸生产主要依赖以可再生碳源为底物、成本低廉、绿色可持续的微生物发酵。为提高发酵产量，研究者采用多种代谢工程策略，为降低 L-精氨酸生产成本提供了有效途径。本综述总结了优化 L-精氨酸生产菌株的分子生物学策略最新进展，包括操纵主要代谢途径、调控碳代谢途径、改善...
CRAGE-mediated insertion of fluorescent chromosomal markers for accurate and scalable measurement of co-culture dynamics in
监测共培养中的群体动态对于工程化微生物群落及生物传感应用至关重要，但在高通量格式中准确测量菌株特异性生长动态仍具挑战，尤其在使用全细胞生物传感器检测特定代谢信号的板基功能筛选中。本文建立了一种实验性高通量共培养系统，用于测量并建模荧光与细胞丰度之间的关系，将底盘无关的重组酶辅助基因组工程（CRAGE）与基于 PemrR-GFP 单芳...
Genetically Encoded Biosensor-Based Screening for Directed Bacteriophage T4 Lysozyme Evolution.
溶菌酶是研究蛋白质结构与功能关系的经典模型蛋白，近期也被用于加速以细菌为主的二级污泥降解，但针对溶菌酶工程化的高通量筛选系统尚未见报道。本文建立了一种基于遗传编码生物传感器的T4溶菌酶（T4L）筛选系统。作者将T4L基因克隆至araBAD启动子（PBAD）控制的质粒中，并在大肠杆菌DH5α中实现可溶性表达，且未对细胞生长产生毒性。进...
An Antiviral Drug Screening Platform with a FRET Biosensor for Measurement of Arenavirus Z Assembly.
淋巴脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）等沙粒病毒编码的Z蛋白是病毒生命周期中的关键结构蛋白，其自组装特性驱动病毒出芽和颗粒产生，并参与抑制I型干扰素产生，因此Z蛋白及其组装形式是拉沙热等沙粒病毒出血热的潜在药物靶点。本研究开发了一种基于Förster共振能量转移（FRET）的生物传感器Zabton，用于检测LCMV Z蛋白组装。该传感器由...
A panel of bioluminescent whole-cell bacterial biosensors for the screening for new antibacterial substances from natural extracts.
全细胞细菌生物传感器可用于筛选天然提取物的抗菌特性。本研究构建了一个由四种不同细菌生物传感器菌株组成的面板，包括大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、贝氏不动杆菌（Acinetobacter baylyi）和假单胞菌（Pseudomonas putida），以扩大...
High-Throughput Screening for Inhibitors of the SARS-CoV-2 Protease Using a FRET-Biosensor.
随着 SARS-CoV-2 疫情持续，疫苗研发滞后使快速开发或重定位治疗药物尤为关键。蛋白类生物传感器可利用常规分子生物学设备完成筛选，避免昂贵化学探针。作者构建了针对 SARS-CoV-2 3C样半胱氨酸蛋白酶（3CLpro）的 FRET 生物传感器，由增强型青色荧光蛋白 eCFP 与黄色荧光蛋白 Venus 通过含 3CLpro...
Biosensor-enabled droplet microfluidic system for the rapid screening of 3-dehydroshikimic acid produced in Escherichia coli.
基因编码生物传感器是筛选代谢物生产菌株的有力工具。传统基于生物传感器的筛选常采用荧光激活细胞分选（FACS），但其仅测量单细胞胞内荧光，细胞间信号差异会降低筛选准确性。为克服该局限，作者将生物传感器与液滴微流控结合，建立荧光激活液滴分选（FADS）方法，在独立液滴微环境中以多细胞水平检测标记细胞。研究以先前报道的3-脱氢莽草酸（3-...
Combining mechanistic and machine learning models for predictive engineering and optimization of tryptophan metabolism.
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...
Identification of Quinazolinone Analogs Targeting CDK5 Kinase Activity and Glioblastoma Cell Proliferation.
CDK5/p25 激酶在神经元功能中起重要作用，并在胶质母细胞瘤及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中过度激活，因此是重要药物靶点。自 Roscovitine 等 ATP 竞争性抑制剂和靶向 CDK5/p25 界面的肽类抑制剂问世以来，其作用机制和理化性质仍存在局限，亟需替代策略。目前成功的变构激酶抑制剂较少，且高通量筛选困难。...
Rational Design of Novel Fluorescent Enzyme Biosensors for Direct Detection of Strigolactones.
独脚金内酯（strigolactones, SLs）是植物激素和根际信号分子，在植物发育、菌根真菌共生及植物寄生中发挥关键作用。目前，敏感、特异且高通量的 SL 检测方法有限。本文基于 Petunia hybrida 的 SL 受体 DAD2 和 Striga hermonthica 的 HTL7，开发了遗传编码荧光 SL 生物传感...
FRET Reporter Assays for cAMP and Calcium in a 96-well Format Using Genetically Encoded Biosensors Expressed in Living Cells.
G蛋白偶联受体（GPCR）受激素或神经递质刺激后，常引起胞浆环磷酸腺苷（cAMP）和钙离子（Ca2+）浓度改变，从而触发细胞反应。本文描述一种基于微孔板读板机的荧光共振能量转移（FRET）检测方法，利用基因编码生物传感器 H188 和 YC3.60，在单层或悬浮活细胞中实时监测 GPCR 激动剂处理后 cAMP 或 Ca2+ 浓度变...
Discovery of direct-acting antiviral agents with a graphene-based fluorescent nanosensor.
针对登革病毒（DV）感染缺乏直接抗病毒药物，作者开发了一种基于RNA的石墨烯荧光纳米传感器系统（RNA nano-graphene oxide system, RANGO），用于定量分析RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）活性。该系统由重组DV2 NS5 RdRp、Cy5标记的单链RNA模板和纳米氧化石墨烯（NGO）组成；NGO可选...
Live-Cell Cardiac-Specific High-Throughput Screening Platform for Drug-Like Molecules that Enhance Ca
本研究构建了一种拼接式荧光生物传感器，并结合双波长荧光寿命（FLT）检测，用于在活细胞中进行高通量筛选（HTS），以发现潜在的心力衰竭治疗药物。心力衰竭与肌浆网钙泵SERCA2a活性不足相关，常因受磷蛋白PLB对其过度抑制所致。作者旨在发现能够破坏PLB与SERCA2a抑制性相互作用、从而恢复SERCA2a活性的小分子。为此，将GF...
Smart Microbial Cells Couple Catalysis and Sensing to Provide High-Throughput Selection of an Organophosphate Hydrolase.
酶工程获得新功能需要高效遍历巨大的组合序列空间。通常，获得显著性能提升需要多个突变，而单个不良突变就可能使酶失活。为建立高通量筛选并提高不同变体之间的分辨率，作者利用工程化正反馈回路快速筛选有机磷酸酯水解酶对氧磷酶1（PON1）的遗传文库：对硝基苯酚（PNP）特异性转录因子（TF）调控PON1表达，而PON1催化对氧磷（paraox...
Genetic Biosensor Design for Natural Product Biosynthesis in Microorganisms.
天然产物在微生物细胞工厂中的低产率和低滴度是生物合成中的常见瓶颈。设计遗传生物传感器以监测和调控目标天然产物的合成，是解决该问题的重要策略。本综述系统评价了微生物天然产物生物合成中遗传生物传感器设计的最新进展，重点讨论了遗传部件选择策略与构建原则，包括转录因子（TF）和核糖开关作为传感装置、报告基因或通路基因作为转导装置，以及启动子...
Biotechnological Production of Flavonoids: An Update on Plant Metabolic Engineering, Microbial Host Selection, and Genetically Encoded Biosensors.
黄酮类化合物是一类源自苯丙烷类代谢的植物次生代谢物，广泛存在于水果、蔬菜和药用植物中，具有抗肥胖、抗癌、抗炎和抗糖尿病等生物活性。其低生物利用度限制了应用，而植物提取和化学合成在安全性、经济性和规模化方面存在瓶颈。本文综述了黄酮类化合物生物制造的最新进展，重点总结植物代谢工程、微生物宿主选择以及遗传编码生物传感器。植物代谢工程可通过...
Development of a Novel Biosensor-Driven Mutation and Selection System via
为快速从大量突变株中获取高产菌株，作者开发了一种 L-精氨酸生物传感器 ARG-Select，用于高通量筛选 L-精氨酸高产突变株。该传感器由谷氨酸棒杆菌来源的 ArgR 蛋白和 argC 启动子构建，并通过报告基因 sacB 将胞内 L-精氨酸水平转化为细菌生长输出：当 L-精氨酸浓度较高时，ArgR 抑制 argC 启动子驱动的...
Combining genetically-encoded biosensors with high throughput strain screening to maximize erythritol production in Yarrowia lipolytica.
赤藓糖醇是重要的低热量甜味剂和材料合成前体，工业上主要由发酵生产。为加速高产菌株开发，需要快速检测赤藓糖醇并筛选突变株库的高通量方法。本研究利用赤藓糖醇响应型转录因子EryD，构建传感器-调节系统，用于快速筛选和表征赤藓糖醇高产菌株。作者优化了EryD传感器-调节构建体的结构，提高了灵敏度、特异性和动态响应范围，并结合紫外（UV）与...
Improvement of l-Valine Production by Atmospheric and Room Temperature Plasma Mutagenesis and High-Throughput Screening in
L-缬氨酸是支链氨基酸，也是多数哺乳动物必需营养素。本研究首先构建了 L-缬氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum ΔppcΔaceEΔalatΔpqo。在此基础上，作者构建了基于 Lrp 型转录调控因子和温度敏感复制子的改进生物传感器，用于将胞内 L-缬氨酸浓度转换为可筛选的荧光输出。随后，利用大气常温等离子体（ART...
Transcription Factor Engineering for High-Throughput Strain Evolution and Organic Acid Bioproduction: A Review.
本文综述了转录因子（TF）在微生物代谢工程与有机酸生物生产中的识别、工程化及应用。TF 可识别特定 DNA 序列并响应胞内外小分子、信号和刺激，是构建遗传编码生物传感器的关键元件，用于监测有机酸生产中原本“不可见”的胞内代谢物浓度。TF 型生物传感器可将代谢物浓度转化为荧光等可检测信号，并与流式细胞分选（FACS）等高通量筛选技术结...