合成生物催化剂摘译自:https://www.nature.com/articles/s41467-020-18400-0

使用细胞工厂将基于生物的前体转化为化学物质为可持续的经济发展提供了一种策略,但是筛选遗传多样的菌株文库以鉴定最佳表型的全细胞生物催化剂目前通量还较低。将基于转录的生物传感器与荧光激活细胞分选(fluorescence-activated cell sortingFACS)结合使用时,可以高通量筛选庞大的文库,然而部分转录调节子(transcriptional regulatorsTRs)的宽松配体特异性通常会阻止这种超高通量筛选的发展。

谷氨酸棒杆菌ATCC13032TR LysG可以检测碱性氨基酸赖氨酸,组氨酸和精氨酸,并在胞内氨基酸浓度升高的情况下激活编码氨基酸转运蛋白的LysE基因的表达。由LysG和其控制LysE表达的靶向启动子组成的生物传感器pSenLys被证明是鉴定谷氨酸棒杆菌L-赖氨酸合成菌株鉴定的有力工具,然而该生物传感器无法用于L-组氨酸和L-精氨酸合成菌株的筛选。

德国于里希研究中心Jan Marienhagen等人发表在Nature Communications上的一篇“Engineering and application of a biosensor with focused ligand specificity”研究了TR LysG结合特性的详细结构和生化特征,根据这些信息,研究人员在保持L-组氨酸和L-精氨酸结合能力的同时,对LysG进行半理性的工程设计,使其不与L-赖氨酸结合,并利用分子动力学模拟来了解单个氨基酸取代对潜在的结构和功能直接的关系。理性设计好的具有狭窄配体谱的LysG变体LysG-A219L随后被用于构建生物传感器pSenHis,该生物传感器可以通过FACS分析鉴定出了产生L-组氨酸的谷氨酸棒杆菌突变体。

本研究的方法可以为生物传感器的重新设计提供指导,使其针对各种可能的应用量身定做。

 

(张姣 摘译)


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