Guanidine Biosensors Enable Comparison of Cellular Turn-on Kinetics of Riboswitch-Based Biosensor and Reporter.
Guanidine Biosensors Enable Comparison of Cellular Turn-on Kinetics of Riboswitch-Based Biosensor and Reporter.
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DOI：
10.1021/acssynbio.0c00583
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发表时间：
2021-03-19
影响因子：
4.7
通讯作者：
Hammond MC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Manna S;Truong J;Hammond MC
基于细胞的传感器可用于许多合成生物学应用，包括调节电路、代谢工程和诊断。虽然已经对识别新的靶配体和提高灵敏度进行了相当大的研究努力，但打开动力学的分析和优化往往被忽视。例如，据我们所知，还没有系统的研究，比较性能的核糖开关为基础的生物传感器与报告相同的配体。在这项研究中，我们展示了基于RNA的荧光（RBF）生物传感器的胍，一种常见的离液剂，是化肥和爆炸性化合物的前体的发展。胍对大肠杆菌具有细胞渗透性和无毒性。大肠杆菌在毫摩尔浓度，这与以前的研究相比，使直接激活的核糖开关为基础的生物传感器和相应的报告与配体添加到细胞。我们的研究结果表明，生物传感器在胍处理的4分钟内激活细胞中的荧光，这比来自相同核糖开关的报告子快至少15倍，并且这种快速的传感活性保持长达1.6周。总之，本研究描述了两种新的生物传感器拓扑结构的设计，并展示了RBF生物传感器用于监测细胞生物学，生物技术和合成生物学中的动态过程的优势。
Cell-based sensors are useful for many synthetic biology applications, including regulatory circuits, metabolic engineering, and diagnostics. While considerable research efforts have been made toward recognizing new target ligands and increasing sensitivity, the analysis and optimization of turn-on kinetics is often neglected. For example, to our knowledge there has been no systematic study that compared the performance of a riboswitch-based biosensor versus reporter for the same ligand. In this study, we show the development of RNA-based fluorescent (RBF) biosensors for guanidine, a common chaotropic agent that is a precursor to both fertilizer and explosive compounds. Guanidine is cell permeable and nontoxic to E. coli at millimolar concentrations, which in contrast to prior studies enabled direct activation of the riboswitch-based biosensor and corresponding reporter with ligand addition to cells. Our results reveal that the biosensors activate fluorescence in the cell within 4 min of guanidine treatment, which is at least 15 times faster than a reporter derived from the same riboswitch, and this rapid sensing activity is maintained for up to 1.6 weeks. Together, this study describes the design of two new biosensor topologies and showcases the advantages of RBF biosensors for monitoring dynamic processes in cell biology, biotechnology, and synthetic biology.
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DOI：
10.1126/science.1207339
发表时间：
2011-07-29
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Paige JS;Wu KY;Jaffrey SR
通讯作者：
Jaffrey SR
影响因子：
4.4
作者：
Gao, Xiaohui;Dong, Xiao;Dann, Charles E., III
通讯作者：
Dann, Charles E., III
影响因子：
48
作者：
Gibson, Daniel G.;Young, Lei;Smith, Hamilton O.
通讯作者：
Smith, Hamilton O.
DOI：
10.1073/pnas.86.7.2172
发表时间：
1989-04-01
影响因子：
11.1
作者：
CHUNG, CT;NIEMELA, SL;MILLER, RH
通讯作者：
MILLER, RH
DOI：
10.1126/science.1218298
发表时间：
2012-03-09
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Paige JS;Nguyen-Duc T;Song W;Jaffrey SR
通讯作者：
Jaffrey SR