近日，山东大学国家糖工程技术研究中心王倩教授团队在基因编码生物传感器的配体响应特异性改造方面取得重要进展，相关研究成果以“Reprogramming AraC-type transcriptional factor to respond to new ligands 1,3-propanediol and 1,4-butanediol via directed evolution”为题发表于《Biosensors and Bioelectronics》（IF=10.7）。糖中心硕士研究生李红杰为本研究第一作者，王倩教授为通讯作者，山东大学为第一作者单位和通讯单位。

在合成生物学中，生物传感器能够实时监测代谢物浓度，并调控基因表达以优化产物合成。然而，生物制造中许多大宗及高价值化合物（如短链二醇）缺乏天然的生物传感器，这限制了高产菌株的快速筛选和优化。1,3-PDO和1,4-BDO是重要的工业原料，广泛应用于聚合物、药物和燃料生产，但此前尚未有能特异性检测它们的生物传感器。

该研究聚焦于AraC家族转录因子PocR（来源于肺炎克雷伯菌），该蛋白天然响应1,2-丙二醇（1,2-PDO）。研究目标是通过工程化改造，成功重编程其对1,3-丙二醇（1,3-PDO）和1,4-丁二醇（1,4-BDO）的响应特性。优化后的生物传感器被集成到液滴微流控系统中，该平台实现了对160万个液滴的高通量筛选，最终成功分离出高产1,3-PDO的肺炎克雷伯菌菌株。

本研究设计的生物传感器驱动的模块化合成生物学筛选策略，为复杂代谢网络的进化与工业菌株的快速开发提供了一种通用且可扩展的技术方法，展现出显著的产业应用潜力。未来，随着计算设计方法与高通量表征技术的深度融合，该策略有望进一步拓展生物传感器的应用边界，持续推动合成生物学在绿色生物制造领域的应用深度与广度。

图 实验设计思路

    本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及微生物技术国家重点实验室院内联合项目基金的支持。并获杭州师范大学王志国教授，山东大学赵广教授、张冯瑜老师的支持和帮助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566325012369