高效的基于选择的MerR定向进化,用于增强Hg²⁺感应在全细胞生物传感器中

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 生物传感器开发开发
• 蛋白质工程是指蛋白质的工程.

背景情况:

• 全细胞生物传感器 (WCB) 提供了一种具有成本效益的方法来检测有毒离子 (Hg2+).
• Tn501 MerR蛋白对WCB中的Hg²⁺感知至关重要,但需要优化以提高功能.

研究的目的:

• 开发一种基于选择的定向进化系统,以优化MerR蛋白质以改善Hg²⁺传感.
• 在MerR中识别负责Hg²⁺检测的关键残留物,并增强其传感能力.

主要方法:

• 采用了三步选择系统,包括基于抗生素的生存率,视觉识别和双报告员验证.
• 该系统使用LB亚格板,表现出与光激活细胞分类 (FACS) 相当的性能.
• 使用定向进化来识别增强MerR对Hg²⁺和甲基化物 (MeHgCl) 的反应的突变.

主要成果:

• 一种新的MerR突变 (MerR E,V124E) 被确定具有显著增强的Hg²⁺反应.
• 优化的MerR E蛋白能够用肉眼检测到Hg²⁺的5nmol/L,这比野生类型 (100nmol/L) 显著改善.
• 基于MerR E的WCB在现实世界样本分析中显示出更好的灵敏度,并对MeHgCl.Cl做出了反应.

结论:

• 开发的基于选择的定向进化系统有效优化像MerR.这样的调控蛋白质.
• 增强的MerR E蛋白质显著提高了WCB对检测的性能,提供了更灵敏,更易于使用的工具.
• 这一策略有可能在设计用于各种传感目的的其他调节蛋白中得到更广泛的应用.