生物利用可能なHgの超敏感で選択的な検出のためのピオメラニン駆動の全細胞バイオセンサ

科学分野:

• 環境科学
• 微生物学
• バイオテクノロジー

背景:

• 環境水中の微量無機水銀 (Hg) の検出は,公衆衛生にとって極めて重要です.
• 既存のHgの検出方法は,高価で遅い,または特殊な機器を必要とします.
• 迅速で,低コストで,フィールドに展開可能なHg2センサが必要である.

研究 の 目的:

• 環境水域におけるHgの迅速で低コストで肉眼検出のための全細胞バイオセンサを設計する.
• 染色体レポーターシステムとしてピオメラニン生物合成経路を利用する.
• 感度,選択性,安定性という点で設計されたバイオセンサの性能を評価する.

主な方法:

• MerR-Pmer要素をピオメラニン経路に結合させることで*Escherichia coli*を合成した.
• コドン最適化およびスクリーニングされた3つの4-ヒドロキシフェニルピルベートダイオキシゲナーゼ (HppD) ホモログ.
• 培養スーパーナタンで400 nmでの吸収によるピオメラニン生成を測定した.

主要な成果:

• TOP10/pHg-PAO1センサーの株は,広範囲の定量範囲 (4.9~1250 nM) と低い検出限界 (1.2 nM) を示した.
• ピオメラニンの生成は,少なくとも14時間のクロモジェニック安定性で,直接,装置なしの測定が可能である.
• バイオセンサは,他の試験イオンに対してHg (ii) の絶対的選択性を示し,様々な水行列で精度を維持した.

結論:

• エンジニアリングされたE. coliは,Hg2の頑丈で使いやすい全細胞バイオセンサとして機能します.
• ピオメラニンは 次世代の全細胞センサーの 活力のある染色体レポーターです
• 開発されたバイオセンサは,環境水域の水銀汚染を現場で装置なしでスクリーニングすることができます.