【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學微生物改造技術全國重點實驗室高超/馬翠卿團隊與上海交通大學微生物代謝全國重點實驗室許平團隊合作，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，山東大學微生物改造技術全國重點實驗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)是由生物識別元件與熒光報告元件構成的融合蛋白，能夠將代謝物濃度變化轉化為實時熒光信號，是解析單細胞代謝動態(tài)的重要工具。高性能GEFB的開發(fā)依賴能夠特異識別目標分子并產生構象變化的生物識別元件?，F(xiàn)有設計多采用細菌轉錄調控因子承擔分子識別功能，但其通常感應胞外代謝物。多種胞內核心代謝物，如L-苯丙氨酸、S-腺苷-L-甲硫氨酸等仍缺少合適的識別元件，限制了相關生物傳感器的開發(fā)。
 

　　變構酶是生物體中代謝穩(wěn)態(tài)調控的核心元件，其調控結構域能夠特異性結合胞內代謝物并發(fā)生構象變化?；谶@一特征，本研究首次建立以變構酶調控結構域為模塊化識別元件的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)、問號鉤端螺旋菌D-檸蘋酸合酶(CimA)，以及堀越火球菌rRNA尿嘧啶N3甲基轉移酶(MTH1)的調控結構域，可分別特異性識別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)生構象改變。通過將上述調控結構域與環(huán)狀重排超折疊黃色熒光蛋白(cpSFYFP)相結合，研究團隊構建了一系列可特異性檢測上述胞內代謝物的高性能GEFB。相關生物傳感器可實現(xiàn)活細菌及活細胞中代謝動態(tài)的實時、原位監(jiān)測，還可用于發(fā)酵體系及臨床樣品中目標物的快速、高通量、低成本分析。該工作為胞內代謝物GEFB的開發(fā)提供了新的設計思路，也為代謝研究、發(fā)酵監(jiān)測和臨床檢驗提供了新的技術工具。
 

　　該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、山東省自然科學基金、山東省博士后項目等資助，西北婦女兒童醫(yī)院醫(yī)學遺傳中心主任強榮在臨床樣本采集中作出重要貢獻，山東大學生命環(huán)境研究公共技術平臺在共聚焦成像方面給予了大力支持。
 

　　引用：高超/馬翠卿團隊在遺傳編碼生物傳感器信號識別新方法方面取得新進展-山東大學【引用時間：2026年9月20日】