分枝杆菌属不同成员维生素B12代谢存在差异：非结核分枝杆菌可自身合成B12，而结核分枝杆菌缺乏内源合成能力，依赖宿主供给。作者假设该表型差异可能影响B12依赖酶功能，重点比较甲硫氨酸合成酶MetH与MetE。系统发育分析显示二者在结核与非结核分枝杆菌间明显分化。功能实验发现，M. tuberculosis与M. smegmatis的...
微生物合成大麻素有望为重要治疗分子提供稳定、低成本且可持续的来源，但放大生产以竞争传统植物来源仍具挑战。当前构建菌株的能力远超筛选高产菌株的能力，形成代谢工程瓶颈。本文报道一种基于酵母的生物传感器，用于检测微生物产生的Δ9-四氢大麻酚（THC），以提高筛选通量并降低成本。作者将五种人源大麻素G蛋白偶联受体（GPCR）转入酿酒酵母，发...
污水处理厂（WwTW）出水的雌激素活性存在时间和空间差异，但少有研究量化这种差异对鱼类生物响应的影响。本研究采用雌激素响应元件-绿色荧光蛋白（ERE-GFP）转基因斑马鱼（Danio rerio），对三种不同WwTW出水（50%和100%）进行暴露，并以10 ng/L炔雌醇（EE2）为阳性对照，测定孵化率/存活率、靶组织或全胚胎gf...
甲基营养菌 Methylorubrum extorquens 是甲醇生产高附加值化合物的优良微生物。本研究利用该菌内源响应甲醇的调控机制，构建了单细胞水平甲醇生物传感器。将绿色荧光蛋白（GFP）基因分别插入丝氨酸乙醛酸氨基转移酶基因（sga）启动子（Psga）或甲醇脱氢酶亚基1前体基因（mxaF）启动子（PmxaF）下游，并通过同源...
利用点击化学检测活细胞内叠氮标记生物分子已推动化学生物学发展，但目前仍缺乏可自主、快速检测叠氮离子的合成生物学工具。本文开发了一种名为 cyn regulon 的工程化合成启动子系统，并构建互补的大肠杆菌工程菌株，用于选择性检测叠氮离子并自主诱导下游报告基因表达。工程化 cyn 叠氮操纵子可在 0.01–5 mM 三个数量级的叠氮离...
临时爆炸装置（IED）常使用易得且难溯源的原料，高氯酸盐作为氧化剂广泛用于IED和商用弹药，因此需要可靠检测方法以支持法医调查和环境水污染溯源。本文提出以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）作为高氯酸盐生物传感器，替代现有昂贵、技术复杂且耗时的方法。首先用离子交换色谱验证线虫对高氯酸盐的摄取动力学，再评估高氯...
烷烃类生物燃料因性质接近石油基交通燃料而具有商业生产价值，但通过工程微生物高效生产烷烃仍具挑战。代谢工程常结合进化工程与高通量筛选工具，包括代谢物生物传感器，以识别高产细胞。将酿酒酵母工程化生产烷烃可借助烷烃响应生物传感器，其可能来源于已知烷烃同化酵母解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）的天然烷烃感应系统。该系统至...
SlyA 是沙门氏菌和大肠杆菌中调控毒力基因及表面组分表达的反沉默转录因子，主要通过拮抗 H-NS 抑制子发挥作用。此前报道 ppGpp 可促进 SlyA 二聚化并增强其在 pagC 启动子的 DNA 结合，从而上调该基因表达；而实时监测活菌内 ppGpp 水平一直是 stringent response 领域的难题。作者因此设想 ...
基于转录因子（TF）的代谢物响应型生物传感器是筛选工程酶和动态调控生物合成途径的重要工具，但 TF 结合位点插入常影响启动子活性，且最优 TF 表达水平难以预测。本研究以枯草芽孢杆菌中 N-乙酰神经氨酸（NeuAc）生物传感器为案例，建立分步构建策略。首先筛选 12 个不同强度启动子构建第一启动子库；随后将大肠杆菌 NanR 结合序...
砷甲基化可通过砷挥发有效修复砷污染，但多数微生物砷挥发效率较低，可能与砷外排转运体竞争胞质 As(III) 有关。本研究在大肠杆菌中构建两类砷生物传感器，用于比较三种砷外排转运体的外排速率，并研究砷外排与砷挥发的关系。表达 arsBRP、acr3RP 或 arsBEC 的工程化 As 敏感 E. coli AW3110 相比对照具有...
在应激条件下，部分微生物会进入可逆的静止期，表现为不增殖或缓慢增殖，从而维持存活。这种适应现象近年才在利什曼原虫中被发现。本研究建立了一种体外模型和一种生物传感器，用于在群体和单细胞水平追踪利什曼原虫的静止状态。该生物传感器是将绿色荧光蛋白（GFP）报告基因整合到 18S 核糖体 DNA（rDNA）位点，通过监测 18S rRNA ...
全细胞生物传感器因稳健、环保且成本低而受到关注，但多数传感器使用天然野生型启动子，常存在背景噪声高、灵敏度低的问题。本研究通过设计启动子的核心元件，即RNA聚合酶结合位点和转录因子结合位点，提高全细胞生物传感器电路的信噪比。以概念验证为目的，作者对大肠杆菌K-12基因组中的亚砷酸盐调控启动子进行改造，通过平衡ArsR结合位点（ABS...
乳酸存在D(−)-和L(+)-两种立体异构体，二者均为可降解塑料聚乳酸的重要单体。本研究在荧光假单胞菌A506中鉴定并部分表征了一种新型D-乳酸诱导系统，并将其开发为生物传感器。D-乳酸分解代谢操纵子lldP-dld-II受反向转录的D-lldR基因负调控，D-lldR编码GntR型转录调控蛋白；加入D-乳酸后阻遏被解除。该解除作用...
表生菌Pseudomonas syringae B728a产生具有吸湿性的生物表面活性剂syringafactin。其吸水潜力较高：在高相对湿度下可吸收自身重量250%的水，但在较低相对湿度下吸湿性明显降低，提示该物质对产生细胞的益处强烈依赖环境。作者利用表达GFP的水胁迫激活proU启动子生物传感器菌株，评估syringafact...
人肝癌 HepaRG 细胞表达多数药物代谢酶，是原代人肝细胞培养替代模型，可用于药物代谢与外源物毒性评价。本研究利用慢病毒载体将细胞色素 P450（CYP）1A1/2、2B6 和 3A4 基因的部分启动子序列克隆至 pLV-GFP 报告载体上游，建立稳定表达绿色荧光蛋白（GFP）的转基因 HepaRG 全细胞生物传感器。结果显示，C...
本研究旨在通过理性突变分析、生物传感器与计算机辅助模拟相结合，确定大肠杆菌 TyrR 蛋白中 L-苯丙氨酸（L-Phe）的结合位点。TyrR 是芳香族氨基酸合成与转运相关基因的主要转录调控因子，其配体结合位点的鉴定是蛋白功能注释和基于结构的蛋白设计的重要基础。作者构建了以 tyrP 启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）表达、并携带 Ty...
针对目标代谢物的生物传感器可为代谢工程提供高通量筛选工具，但已充分表征的代谢物感知模块往往缺乏，限制了稳健生物传感器的快速开发。本研究提出转录组辅助代谢物感知（TAMES）策略，通过比较目标代谢物产生株与非产生株的选择性转录组分析，并结合定量逆转录 PCR（RT-qPCR）验证，筛选响应目标代谢物的感知模块。将该策略应用于 3-脱氢...
短链和中等链脂肪酸（SMCFA）是重要平台化学品，目前多由不可持续资源生产。工程微生物细胞生产 SMCFA 缺乏高通量筛选最佳生产细胞的方法。本文报道了一种用于快速简便检测 SMCFA 的全细胞生物传感器。该传感器基于含 SMCFA 响应 PDR12 启动子并耦合 GFP 报告基因的多拷贝酵母质粒。传感器对己酸、庚酸和辛酸的线性检测...
为提升全细胞铅生物传感器的性能，作者基于Cupriavidus metallidurans CH34的铅抗性操纵子pbr，通过重新配置调控元件并引入正反馈回路，设计了六种基因回路。pbr操纵子包含pbrRT和pbrABCD两组基因，PbrR结合其分歧启动子；铅离子存在时，PbrR构象变化并激活转录。研究以PbrR、分歧启动子和GFP...
本文提出一种用于筛选砷响应转录调控因子的正负双选择系统。首先，作者构建了以大肠杆菌 BL21(DE3) 为宿主、以 ArsR 转录调节蛋白和 GFP 报告基因为核心的全细胞生物传感器，用于检测液相样品中的亚砷酸盐 As(III)。该传感器采用双质粒系统：pET29-arsR 在 T7 启动子控制下表达 ArsR，pACYC-gfp ...