【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)微生物改造技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高超/馬翠卿團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)微生物代謝全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室許平團(tuán)隊(duì)合作，在Nature Communications在線發(fā)表題為“A versatile method for designing biosensors via regulatory domains of allosteric enzymes”的研究論文。山東大學(xué)博士后康照琪、博士研究生徐蓉和韓萍，碩士畢業(yè)生張慧、博士畢業(yè)生侯爽為論文共同第一作者，許平教授與高超教授為論文共同通訊作者，山東大學(xué)微生物改造技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一完成單位和通訊作者單位。
 

　　遺傳編碼熒光生物傳感器(Genetically encoded fluorescent biosensor，GEFB)是由生物識(shí)別元件與熒光報(bào)告元件構(gòu)成的融合蛋白，能夠?qū)⒋x物濃度變化轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)熒光信號(hào)，是解析單細(xì)胞代謝動(dòng)態(tài)的重要工具。高性能GEFB的開發(fā)依賴能夠特異識(shí)別目標(biāo)分子并產(chǎn)生構(gòu)象變化的生物識(shí)別元件?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)多采用細(xì)菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子承擔(dān)分子識(shí)別功能，但其通常感應(yīng)胞外代謝物。多種胞內(nèi)核心代謝物，如L-苯丙氨酸、S-腺苷-L-甲硫氨酸等仍缺少合適的識(shí)別元件，限制了相關(guān)生物傳感器的開發(fā)。
 

　　變構(gòu)酶是生物體中代謝穩(wěn)態(tài)調(diào)控的核心元件，其調(diào)控結(jié)構(gòu)域能夠特異性結(jié)合胞內(nèi)代謝物并發(fā)生構(gòu)象變化。基于這一特征，本研究首次建立以變構(gòu)酶調(diào)控結(jié)構(gòu)域?yàn)槟K化識(shí)別元件的GEFB開發(fā)新策略，確定了大腸桿菌分支酸變位酶(PheA)、α-乙酰乳酸合酶(ALS)、問(wèn)號(hào)鉤端螺旋菌D-檸蘋酸合酶(CimA)，以及堀越火球菌rRNA尿嘧啶N3甲基轉(zhuǎn)移酶(MTH1)的調(diào)控結(jié)構(gòu)域，可分別特異性識(shí)別L-苯丙氨酸、L-纈氨酸、L-異亮氨酸及S-腺苷-L-甲硫氨酸，并發(fā)生構(gòu)象改變。通過(guò)將上述調(diào)控結(jié)構(gòu)域與環(huán)狀重排超折疊黃色熒光蛋白(cpSFYFP)相結(jié)合，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一系列可特異性檢測(cè)上述胞內(nèi)代謝物的高性能GEFB。相關(guān)生物傳感器可實(shí)現(xiàn)活細(xì)菌及活細(xì)胞中代謝動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)、原位監(jiān)測(cè)，還可用于發(fā)酵體系及臨床樣品中目標(biāo)物的快速、高通量、低成本分析。該工作為胞內(nèi)代謝物GEFB的開發(fā)提供了新的設(shè)計(jì)思路，也為代謝研究、發(fā)酵監(jiān)測(cè)和臨床檢驗(yàn)提供了新的技術(shù)工具。
 

　　該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東省博士后項(xiàng)目等資助，西北婦女兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)遺傳中心主任強(qiáng)榮在臨床樣本采集中作出重要貢獻(xiàn)，山東大學(xué)生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)在共聚焦成像方面給予了大力支持。
 

　　引用：高超/馬翠卿團(tuán)隊(duì)在遺傳編碼生物傳感器信號(hào)識(shí)別新方法方面取得新進(jìn)展-山東大學(xué)【引用時(shí)間：2026年9月20日】