近日，国家糖工程技术研究中心王倩教授在生物传感器方面取得研究进展，以“Engineering Chimeric Chemoreceptors and Two-Component Systems for Orthogonal and Leakless Biosensing of Extracellular γ-Aminobutyric Acid”为题，在Journal of Agricultural and Food Chemistry发表了最新研究成果（DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c00041）。

    γ-氨基丁酸（GABA）是天然的非蛋白氨基酸，可用作食品、饲料、肥料和化妆品的添加剂，也是合成尼龙的单体。微生物如大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌和甲醇芽孢杆菌已经被广泛开发用于GABA的发酵生产。一种有效的GABA生物传感器可以促进GABA的快速简便测量和高通量筛选。双组分系统（TCSs）广泛存在于微生物众多信号通路中，能够感知和响应各类细胞内外刺激，是开发具有合成生物学应用的生物传感器的宝贵资源。然而，天然的双组分传感元件存在信号串扰、过高的本底泄露、激活能力有限等问题，使其很难被开发为高性能的生物传感器。

    针对以上问题，山东大学微生物生物合成与代谢调控团队设计将化学趋化受体和双组分系统的组氨酸激酶形成嵌合受体PctC/PhoQ，通过嵌合体文库筛选构建正交绝缘的双组分突变体对PhoQ*PhoP*，构建得到了GABA的生物传感器。通过响应调节子PhoP 的DBS工程、传感器启动子和RBS强度的精调以及在传感器中引入TEV蛋白降解系统，进一步降低了GABA传感器的本底泄漏。优化后的生物传感器具有增大的动态范围（15.8倍）和较高的检测阈值（22.7 g/L）。最终研究者将该传感器与液滴微流控技术结合，高通量筛选ARTP获得的GABA谷氨酸棒状杆菌高产菌株，证明了该生物传感器胞外检测GABA的有效性，为GABA的进一步代谢工程提供了方便有效的工具。

    国家糖工程技术研究中心硕士研究生赵静宇为论文第一作者，王倩教授为论文通讯作者，山东大学为第一作者单位和唯一通讯作者单位。上述研究工作得到了国家重点研发计划（2019YFA0904900）及国家自然科学基金（32270089）的资助。

图、文/王格格