在体外基于转录的糖生物感应用于复杂酶级联的原型化

科学领域:

• 合成生物学和代谢工程合成生物学和代谢工程
• 生物化学工程和生物催化剂

背景情况:

• 在体外代谢系统对于自下而上的合成生物学,无细胞制造和代谢工程至关重要.
• 这些系统的当前分析方法往往耗时且昂贵,阻碍了快速分析和优化.
• 克罗托尼尔-CoA/乙基马洛尼尔-CoA/基基-CoA (CETCH) 循环是一个复杂的27个组成部分的系统,将二氧化碳转化为糖.

研究的目的:

• 开发一种新的基于体外转录 (IVT) 的生物感知工作流程,与复杂的体外代谢条件相兼容.
• 创建一个糖传感器模块,用于量化CETCH循环产生的糖.
• 为了使体外代谢网络的更快,更具成本效益的分析.

主要方法:

• 基于来自Paracoccus denitrificans的GlcR转录抑制剂构建了一个新的糖传感器模块.
• 建立一个IVT生物传感工作流程,用于微分子到毫米分子范围内的糖量化.
• 研究辅助因子 (例如,Mg2+,ATP) 对生物传感器信号输出和优化的影响.

主要成果:

• IVT生物传感器成功地从CETCH循环样本中量化了葡萄糖.
• 确定了Mg2+和ATP等辅助因子对于强大的信号输出至关重要.
• 优化的生物传感器与液体染色体质谱法 (LC-MS) 呈现出很好的相关性 (R=0.94-0.98),但成本显著降低,周转时间更快.

结论:

• 基于IVT的生物传感为分析复杂的体外代谢网络提供了一种强大,快速和具有成本效益的替代方案.
• 这种工作流便于对合成代谢途径和无细胞系统进行量化和原型化.
• 开发的糖传感器展示了IVT生物传感器在推进合成生物学和生物制造方面的潜力.