生物传感器的设计和表征

代谢途径进化与机理解析

转录调控因子 (Transcription Factor) 是微生物体内一种重要的调控蛋白，它以特定的代谢物作为配体，与被调控蛋白的启动子区域结合后对下游基因进行调控，并且所需配体的量在一定范围内与调控作用存在正相关性。基于上述原理，微生物中的转录调控因子可以被设计为能够识别特定目标代谢物的生物传感器 (Biosensor)，从而实现对目标代谢物高产菌株的高通量筛选。与传统的理性设计相比较，该方法具有筛选周期短、灵敏性好等优点。

中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张大伟带领的蛋白表达系统与微生物代谢研究团队，构建了一套能够利用转录调控因子响应胞内苯丙氨酸含量，并且可以将苯丙氨酸浓度转化为荧光信号的元件。该元件通过系统优化后进一步提高了对目标产物的灵敏度和响应范围。将此元件和菌株驯化诱变技术相结合，成功筛选到高产苯丙氨酸的工程菌。通过对筛选获得高产菌株全基因组分析，分别在菌株生理生化、途径优化及能量供给等方面阐释了菌株高产抗逆的机制。该方法为代谢途径重构、菌株进化筛选和途径机制解析提供了新思路。

该研究获得国家自然科学基金和天津市自然科学基金的支持，相关研究成果已在 ACS Synthetic Biology 发表。天津工生所助理研究员刘永飞为论文第一作者。