Y-box结合蛋白1（YB1）是公认的肿瘤转移标志物，其高表达和核定位与多种肿瘤的侵袭性、药物耐药及患者不良预后相关。在细胞核内，YB1与DNA糖基化酶人内切酶III（hNTH1）相互作用并调节其活性。本研究利用Förster共振能量转移（FRET）和AlphaLISA技术进一步表征hNTH1与YB1的相互作用，并确定形成复合物所需...
组织芯片技术可在人源细胞上直接筛选化合物，对细胞功能研究和药物开发日益重要。内皮细胞构成血管内壁，参与多种生理过程，并最先接触多数药物，但目前仍缺乏无标记、实时、高通量监测内皮功能的技术。为此，作者开发了基于光学生物传感器的内皮无标记生物芯片（EnLaB）检测系统，利用共振波导光栅（RWG）技术监测细胞表面附近折射率变化，实现活细胞...
仅凭三维结构难以完全揭示蛋白质的固有功能属性，系统分析突变蛋白变体可提供关键信息。深度突变扫描可在单次实验中同时分析数百万种蛋白变体的功能，但必须将突变基因型与可选择的表型相耦合。本章概述如何在酿酒酵母中构建人工遗传回路，以维持基因型—表型联系，从而实现该策略的通用应用。文中描述了在酵母中设计遗传选择、构建突变蛋白库以及分析测序数据...
荧光寿命成像显微镜（FLIM）是测量两个荧光蛋白间 Förster 共振能量转移（FRET）的稳健工具，尤其适用于遗传编码 FRET 生物传感器，可高时空分辨率监测激酶活性等生物过程。为面向高通量筛选，作者构建了基于时间门控的 fastFLIM 显微镜，其成像与荧光寿命量化速度高于时间相关单光子计数（TCSPC），并进一步开发 96...
随着自动化设备和快速检测方法的发展，多种高通量筛选（HTS）策略已被建立，用于提升工业微生物的性能。本文讨论了提高HTS效率的关键因素，包括构建高多样性筛选库，以及采用新型检测方法扩大搜索范围并突出目标化合物。文章还总结了HTS在增强工业微生物性能中的应用，并围绕合成生物学、纳米技术和人工智能的快速发展，讨论了工业生物技术中HTS面...
肿瘤坏死因子受体1（TNFR1）是调控炎症通路的关键跨膜受体。抑制TNFR1可用于类风湿关节炎等自身免疫病，而增强其激活对HIV、神经退行性疾病等需要免疫信号增强的疾病具有重要意义。本研究利用已建立的TNFR1荧光共振能量转移（FRET）生物传感器，并结合荧光寿命检测技术，构建高通量筛选平台，从LOPAC化合物库中鉴定出一种新型小分...
醇脱氢酶（ADHs）可用于还原性生物转化生产手性醇。本研究基于 NADPH 生物传感器 pSenSox 和荧光激活细胞分选（FACS），对乳酸乳杆菌来源的 NADPH 依赖型醇脱氢酶 LbADH 进行高通量筛选，寻找将 2,5-己二酮还原为 (2R,5R)-己二醇活性更高的变体。通过易错 PCR 构建约 1.4×10^6 个克隆的随...
蛋白偶联受体（GPCR）是最大的细胞表面蛋白家族，其中至少 100 个孤儿 GPCR 的内源配体仍未知，可能成为多种疾病的治疗靶点。组成型活性孤儿 GPCR 可在无配体条件下激活，反向激动剂可抑制其组成型活性，但反向激动剂筛选通常比拮抗剂筛选更难，主要受限于较窄的检测窗口。本研究开发了一种适用于高通量筛选（HTS）的 GPR3 反向...
氨基酸发酵是工业生物技术的重要支柱，全球氨基酸市场持续扩大并不断多元化。代谢工程已不再仅聚焦于百万吨级大宗氨基酸 L-谷氨酸和 L-赖氨酸的菌株开发，而是转向特种氨基酸的生产。为满足这一需求，研究者开发并应用了包括 CRISPR 基因编辑/干扰、遗传编码生物传感器以及灵活底物利用、共生产和共培养在内的新工具与工艺。本文以特种蛋白源氨...
微生物细胞工厂可持续生产化学品、燃料和药物，但高通量检测产物合成仍费时费力，因为产物合成常无明确表型，传统分析难以快速评价菌株。遗传编码生物传感器可感知代谢物并将检测与执行器偶联，实现单细胞水平快速检测小分子，是高通量分析的有前景工具。本文综述酿酒酵母中生物传感器设计与工程化进展及其在代谢工程中的应用，介绍转录因子型、RNA型和酶耦...
Hippo通路是调控多种生物学功能的关键信号通路，其失调常见于多种癌症。破坏Hippo核心组分YAP及其同源物TAZ与转录因子TEAD的相互作用，被认为是抑制YAP/TAZ致癌转录输出的潜在治疗策略，但目前尚无临床可用药物。为筛选能阻断YAP–TEAD相互作用的小分子，作者开发了首个超亮NanoLuc生物发光生物传感器，将SmBiT...
在重组宿主中组装和优化植物天然产物合成途径时，鉴定可获得最佳生产滴度的基因直系同源物是常见挑战。本文报道了在酿酒酵母中模块化组装柚皮素合成途径，并利用优化的柚皮素诱导型原核转录激活因子作为生物传感器进行高通量筛选。作者通过 Golden Gate 组合克隆将柚皮素合成基因与不同强度启动子组合，构建了覆盖约972种组合的酿酒酵母菌株库...
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...
转录生物传感器将难以直接观察的生产表型与荧光等易测输出信号相联系，已成为蛋白质和菌株工程中的有力工具；与荧光激活细胞分选（FACS）联用后，可对大规模突变库进行高通量筛选。然而，尽管已有大量文献报道转录生物传感器的构建与表征，真正成功用于此类高通量筛选的研究仍很少。本文报道了面向大肠杆菌的反式肉桂酸响应型转录生物传感器 pSenCA...
白细胞介素-2诱导性T细胞激酶（ITK）在T细胞信号转导中发挥重要作用，是潜在药物靶点。由于蛋白激酶ATP结合位点高度保守，设计选择性激酶抑制剂仍具挑战。靶向激酶非活性构象有助于提高抑制剂选择性，因此从初筛命中物中识别能稳定非活性构象的化合物对选择性评估很重要。本研究使用去磷酸化ITK，通过ADP-Glo酶活检测对39万化合物库进行...
将合成基因电路导入肠道细菌以感知、记录并响应体内信号，是诊断、治疗和预防疾病的新策略。然而，疾病响应电路的设计受限于已知生物传感器数量有限。本研究在大肠杆菌中应用稳健的遗传记忆电路，在健康与疾病哺乳动物肠道中鉴定新的细菌生物传感器触发器，用于构建诊断或治疗电路。作者建立了基于高通量文库构建、筛选、二代测序和计算分析的系统级流程，能够...
近年来，含工程纳米材料（ENMs）的商业产品数量呈指数增长，因此必须系统评估其对生态系统和人体健康的毒性。纳米毒理学作为评估 ENMs 危害的交叉学科迅速发展，已有多种物理化学与生化方法用于从毒理学角度表征纳米材料。电分析与生物电化学方法可拓展纳米毒性评估技术体系，并加速 ENMs 毒性效应的检测与筛选。这些方法可在单细胞、细胞群体...
活细胞利用复杂且高度动态的信号网络和转录回路维持稳态，并响应不断变化的环境。这些网络使细胞能够严格控制离子、代谢物、蛋白质及其他生物大分子的胞内浓度，并在能量需求与生长所需分解代谢之间保持平衡。由于这些网络相互关联，且细胞系统对外部环境极为敏感，阐明遗传和药理扰动的分子机制仍具挑战性。活细胞成像结合遗传编码荧光生物传感器，为在细胞、...
随着生物基产业受到关注，快速有效改良菌株的技术需求显著增加。进化工程对生物学信息依赖较低，已被用于菌株改良。近年来，合成生物学在进化工程中取得重要进展，尤其发展了用于表型扰动的合成工具；同时，发现具有调控功能的生物部件并设计新型遗传回路，也推动了高通量筛选与选择。本综述首先简述用于诱变和筛选改良变体的合成生物学工具基础，随后描述这些...
己内酰胺是合成尼龙-6的单体，近期已开发用于生物基生产尼龙-6的重组微生物菌株。胞内己内酰胺生物传感器可促进重组微生物菌株的高通量代谢工程。由于重组菌株会混合生产己内酰胺和戊内酰胺，己内酰胺传感器必须对己内酰胺具有高特异性，但此前尚未报道高特异性己内酰胺传感器。本文开发了一种特异性响应己内酰胺的人工核糖开关。该核糖开关采用体外-体内...