新的生物传感器将细菌变成自然能源的来源

时间：2021-06-22 18:52:01 来源：

新的生物传感器使得复杂的遗传重新编程为大肠杆菌等常见细菌。可以利用细菌细胞的代谢过程来利用该过程，用于可持续的生物制造，以产生有价值的化学品和燃料。

未来的超级生产工厂可以雇用转基因细菌细胞的舰队，例如普通大肠杆菌，以环保的方式创造有价值的化学品。通过利用他们的天然代谢过程，细菌可以重新编程，以将易于使用的自然能源转化为药品，塑料和燃料产品。

“基本思想是，我们希望加速进化，以使令人着迷的宝贵化学品，”Wyss Institute核心教员乔治教堂表示，他是合成生物学，代谢工程和遗传学融合领域的先驱。教堂是哈佛医学院和哈佛大学医学院教授的Robert Winthrop遗传学教授，哈佛大学和医学博士学位。

对这种代谢工程微生物的这种过程至关重要是使用生物传感器。由生物组分 - 例如荧光蛋白 - 和“检测器”，其响应特定化学品，生物传感器的存在，作为开关和杠杆，其在工程细胞内部和关闭编程功能。它们还可用于检测哪些微生物“工人”生产最大的所需化学物质。通过这种方式，它们可以被认为是人类和细胞之间双向通信的媒介。

但到目前为止，科学家们只能获得有限种类的生物传感器，与宝贵化学品的生物制造几乎没有相关的生物传感器。现在，由教堂领导的Wyss学院研究人员已经开发出一种新的这样的传感器套件，这不仅增加了科学家可以用于复杂的遗传重编程的蜂窝“开关和杠杆”的数量，而且还能应对可再生塑料等宝贵产品或昂贵的药物。根据核酸研究杂志，传感器还向微生物提供“语音”以报告其自身的效率。

“我们可以更有效地与细胞进行沟通，反之亦然，”这项研究的第一个作者Jameson Rogers是一位追求他的博士学位的研究生研究员Jameson Rogers。哈佛艺术与科学研究生院的工程科学。“如果我们将其与控制计算机进行了比较，那么它几乎就像我们只有我们的上下箭头可供我们使用，现在突然我们也通过添加左右箭头来增加我们的控制功能。”

哈佛大学的生物学启发工程研究所的团队旨在利用新的生物传感器利用基因工程微生物开发可再生化学生产策略的努力。

与绿色荧光蛋白（GFP）相关，生物传感器可用于触发近磷细胞，以达到与它们能够产生所需的化学商品的方式成比例的速率的可见光荧光。使用新的生物传感器，最有效的微生物工人很容易识别，以便它们可以作为工程细菌菌落的前辈，这种前辈演变在生产随后的各个一代的可再生化学品时变得更有效。这大幅减少了设计制造 - 测试周期的瓶颈，这历史上是由工程师筛选的工程师来发现顶级生产商来筛选。

这些结果还可以通过转基因微生物来导致环境监测中的新应用，以在存在污染物或毒素的情况下发出警告信号，并可以将新的基本洞察力解锁到代谢途径。

“我们的团队正在开发几种不同的方式来制造更多的定制生物传感器，”教堂说。“我们正在努力控制生物过程，我们需要新的方式来掌握在分子水平的手中 - 我们现在达到了比以前能够的更深，我们仍然有许多有趣的新方法。”

“通过这项工作，乔治和他的团队正在让我们更接近一个可持续的未来，我们将依靠生物制造，以便于化学和制药商品的清洁生产，”Wyss研究所的创始董事唐纳德·伊索德此外，哈佛医学院和波士顿儿童医院的丘脑生物学教授，以及哈佛约翰A.保尔森工程学院的生物工程教授。

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