合成生物催化剂摘译自:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36087402/ 

近年来,基于转录调节因子LysG的生物传感器pSenLys的开发使用,促使研究者们在开发高水平L-赖氨酸的突变体上取得了显著成果。在谷氨酸棒杆菌中,LysG作为LysE的转录激活子,可感知细胞内赖氨酸、精氨酸或组氨酸的浓度变化。当LysG与氨基酸配体结合时,可与LysE启动子区相互作用,并激活荧光蛋白的转录。生物传感器通过荧光激活细胞筛分突变体(fluorescence-activated cell sorting, FACS),同时实时监测胞内赖氨酸的合成。然而,由于配体的广谱特异性,这种生物传感器有更多机会筛选到非理想表型的突变体,增加了细胞分选的工作量。此外,生物传感器的响应范围不足,以及依赖于复杂设备,都不利于实验室的普遍使用。

基于颜色变化分析的比色传感器,可以使用分光光度计或肉眼观察,从而达到定性或定量地检测目标产物。该检测方法易于使用,价格合理,不依赖特定工具或设备。近日,江南大学张伟国等在Biosensors & Bioelectronics杂志发表了题为“An enzymatic colorimetric whole-cell biosensor for high-throughput identification of lysine overproducers”的研究,报道了一种新型的酶比色生物传感器。该传感器的工作原理可简洁描述如下:1LysG激活植物烯去饱和酶(由crtI编码),后者催化番茄红素的形成。番茄红素由于其红色而直接比色指示细胞内L-赖氨酸水平。2)通过定点饱和诱变,获得赖氨酸特异敏感的LysG突变体(E123YE125A),提高了生物传感器的灵敏度。3)通过启动子工程,优化赖氨酸输出系统和番茄红素前体合成途径,将生物传感器的响应范围提高到了320 mM(胞内赖氨酸浓度)。4)实例验证,化学诱变剂处理含有该传感器的谷棒野生菌,通过比色筛选获得40个产赖突变体,其中16个突变体的产赖在200 mM以上。将最优突变体Lys-8进行补料发酵测试,发酵72h产赖138.7 g/L

本研究构建的基于酶比色的生物传感器是一种比FACS更简单实用的工具,并且传感器质粒容易被消除,基于番茄红素的传感器仅在筛选阶段发挥作用,不影响突变体在后续发酵阶段的碳代谢。

 

 

 

 

 

(胡丹  摘译)

 


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